FR3105823A1

FR3105823A1 - Procédé et système d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore

Info

Publication number: FR3105823A1
Application number: FR1915670A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Epain
Original assignee: Fondation B Com
Current assignee: Fondation B Com
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: WO2021130132A1; FR3105823B1; US20230031343A1; EP4081769A1

Abstract

Un procédé d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore en au moins un point (r) d’un espace tridimensionnel (E) où sont situées une pluralité d’antennes (A1, Am, AM) comprenant chacune au moins K capteurs acoustiques (Si) avec K supérieur ou égal à 2, comprend les étapes suivantes : - pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, production d’une pluralité de signaux représentatifs du champ sonore au niveau de l’antenne (Am) concernée ; - pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, détermination d’une valeur brute de ladite grandeur audit point (r) sur la base d’au moins K+1 éléments d’une matrice basés respectivement sur des combinaisons deux à deux de signaux représentatifs produits par l’antenne (Am) concernée ; - détermination d’une valeur estimée de ladite grandeur audit point (r) par combinaison des valeurs brutes de ladite grandeur audit point (r) déterminées respectivement pour les différentes antennes de la pluralité d’antennes. Un système associé est également décrit. Figure pour l’abrégé : figure 1

Description

Procédé et système d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne le domaine technique de l’acoustique et du traitement des signaux acoustiques.

Elle vise en particulier un procédé et un système d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore.

Etat de la technique

Il a déjà été envisagé d’estimer une grandeur représentative de l’énergie sonore en au moins un point d’un espace tridimensionnel au moyen d’une pluralité d’antennes comprenant chacune plusieurs capteurs acoustiques et situées dans cet espace tridimensionnel.

L’article "Localization of Multiple Acoustic Sources with a Distributed Array of Unsynchronized First- Order Ambisonics Microphones", de C. Shörkhuber, P. Hack, M. Zaunschirm, F. Zotter et A. Sontacchi,inProceedings of the 6^thCongress of the Alps-Adria Acoustics Association, octobre 2014, Graz, Autriche propose une solution dans laquelle, sous l’hypothèse de séparation temporelle et spectrale, on construit pour chaque antenne un histogramme de différence d’arrivée couvrant un ensemble de directions autour de l’antenne, puis on calcule une fonction de probabilité discrétisée dans l’espace en combinant les histogrammes obtenus pour les différentes antennes.

Présentation de l'invention

Dans ce contexte, la présente invention propose un procédé d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore en au moins un point d’un espace tridimensionnel où sont situées une pluralité d’antennes comprenant chacune au moins K capteurs acoustiques avec K supérieur ou égal à 2, comprenant les étapes suivantes:

-pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, production d’une pluralité de signaux représentatifs du champ sonore au niveau de l’antenne concernée ;

- pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, détermination d’une valeur brute de ladite grandeur audit point sur la base d’au moins K+1 éléments d’une matrice basés respectivement sur des combinaisons deux à deux de signaux représentatifs produits par l’antenne concernée;

- détermination d’une valeur estimée de ladite grandeur audit point par combinaison des valeurs brutes de ladite grandeur audit point déterminées respectivement pour les différentes antennes de la pluralité d’antennes.

L’utilisation d’antennes comprenant chacune au moins 2 capteurs acoustiques (et de préférence au moins 4 capteurs acoustiques) permet d’analyser finement le champ sonore au niveau de l’antenne. Les différents signaux issus de cette analyse permettent quant à eux de générer une matrice qui rende avec précision le champ sonore présent au niveau de l’antenne. L’analyse du champ sonore est ainsi à la fois riche et réalisée de manière compacte de sorte qu’il est possible de cartographier correctement le champ sonore au niveau de l’antenne.

Dans le cas de l’utilisation de signaux ambisoniques d’ordre 2 par exemple, le nombre K de capteurs acoustiques par antenne est supérieur ou égal à 9. Dans le cas de signaux ambisoniques d’ordre 3, le nombre K de capteurs acoustiques par antenne est supérieur à 16.

L’étape de détermination d’une valeur brute pour une antenne donnée peut comprendre les sous-étapes suivantes :

- détermination, sur la base de ladite matrice, d’une valeur directionnelle de la grandeur représentative de l’énergie sonore reçue au niveau de l’antenne donnée en provenance d’une direction reliant ledit point et l’antenne donnée ;

- détermination de la valeur brute pour l’antenne donnée sur la base de la valeur directionnelle déterminée.

Afin de couvrir un ensemble de directions autour de chaque antenne, le procédé d’estimation peut comprendre, pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, une étape de détermination, sur la base de ladite matrice, d’une pluralité de valeurs directionnelles de la grandeur représentatives de l’énergie sonore reçue au niveau de l’antenne concernée respectivement en provenance d’une pluralité de directions.

On peut prévoir par ailleurs, pour au moins une antenne de la pluralité d’antennes, une étape d’affinage des valeurs directionnelles au moyen d’une technique de formation de faisceau.

Le procédé d’estimation peut en outre comprendre dans ce cas, pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, une étape de détermination de valeurs brutes de ladite grandeur en une pluralité de points sur la base des valeurs directionnelles déterminées pour l’antenne concernée.

Le procédé peut alors comprendre, pour chaque point de ladite pluralité de points, une étape de détermination d’une valeur estimée de ladite grandeur au point concerné par combinaison des valeurs brutes déterminées pour les différentes antennes de la pluralité d’antennes au point concerné.

On effectue ainsi une cartographie de la grandeur représentative de l’énergie sonore.

Le procédé peut en outre comprendre une étape d’affinage des valeurs brutes au moyen d’une technique de formation de faisceau utilisant les valeurs estimées pour les différents points de la pluralité de points.

En pratique, la valeur estimée de ladite grandeur peut être déterminée par application aux valeurs brutes d’une fonction à plusieurs variables dont l’image vaut zéro pour tout antécédent comprenant au moins une variable nulle, ce qui permet de déterminer de manière relativement simple la valeur estimée de ladite grandeur sur la base des valeurs brutes.

La valeur estimée de ladite grandeur peut par exemple être égale à l’inverse de la somme des inverses des valeurs brutes.

Selon une autre possibilité envisageable, la valeur estimée de ladite grandeur peut être égale à la racine M^èmedu produit des valeurs brutes, où M est le nombre d’antennes de la pluralité d’antennes.

Les combinaisons deux à deux de signaux représentatifs sont par exemple chacune une estimation de l’espérance mathématique du produit des signaux représentatifs concernés.

Les signaux représentatifs susmentionnés peuvent quant à eux être produits par traitement de mesures respectivement acquises par les capteurs acoustiques de l’antenne concernée.

La grandeur susmentionnée est par exemple la puissance acoustique. En variante, il pourrait s’agir de la pression acoustique (définie sur la base de la racine carrée de la puissance acoustique).

La présente invention concerne également un système d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore en au moins un point d’un espace tridimensionnel comprenant:

-une pluralité d’antennes comprenant chacune au moins K capteurs acoustiques et conçues chacune pour produire une pluralité de signaux représentatifs du champ sonore au niveau de l’antenne concernée et pour déterminer une valeur brute de ladite grandeur audit point sur la base d’au moins K+1 éléments d’une matrice basés respectivement sur des combinaisons deux à deux de signaux représentatifs produits par l’antenne concernée, avec K supérieur ou égal à 2; et

- un processeur conçu pour déterminer une valeur estimée de ladite grandeur audit point par combinaison des valeurs brutes de ladite grandeur audit point déterminées respectivement par les différentes antennes de la pluralité d’antennes.

Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Description détaillée de l'invention

De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où:

représente schématiquement un système comprenant un processeur et une pluralité d’antennes;

est un logigramme représentant les étapes principales d’un procédé d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore conforme à l’invention;

représente schématiquement une direction particulière de l’espace relativement à une antenne de la pluralité d’antennes de la figure 1;

représente schématiquement un maillage de l’espace autour de l’antenne de la figure 3;

est un logigramme représentant un procédé d’affinage de valeurs directionnelles au moyen d’une technique de formation de faisceau; et

est un logigramme représentant un procédé d’affinage de valeurs brutes et estimées au moyen d’une technique de formation de faisceau.

Le système représenté à la figure 1 comprend un processeur P et une pluralité d’antennes (ici M antennes) A₁, A_m, A_M.

Comme schématiquement représenté sur la figure 1, les différentes antennes A₁, A_m, A_Msont respectivement situées en différents points d’un espace tridimensionnel E.

Chaque antenne (en anglais: "array") A_mcomprend plusieurs capteurs acoustiques S_iaptes chacun à effectuer une mesure d’un champ sonore présent au niveau du capteur acoustique S_iconcerné. On a représenté schématiquement sur la figure 1 une onde acoustique émise par une source sonore σ, mais l’invention s’applique quel que soit le nombre de sources sonores.

Dans l’exemple décrit ici, chaque antenne A_mcomprend exactement K capteurs acoustiques (avec K supérieur ou égal à 2, de préférence K supérieur ou égal à 4), par exemple 35 capteurs acoustiques. En variante toutefois, certaines antennes acoustiques pourraient comprendre plus de K capteurs acoustiques.

Chaque antenne A_mcomprend également une unité de traitement U conçue pour traiter les signaux mesurés par les capteurs acoustiques S_ide l’antenne concernée, comme expliqué dans la suite.

Chaque antenne A_mpeut par ailleurs communiquer avec le processeur P (par exemple au moyen d’une liaison sans fil ou, en variante, d’une liaison filaire) afin de permettre des échanges de données entre l’unité de traitement U de cette antenne A_met le processeur P.

La figure 2 représente les étapes principales d’un procédé d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore conforme à l’invention. Dans l’exemple décrit ici, la grandeur utilisée pour représenter l’énergie sonore est la puissance acoustique.

Les étapes E2 à E8 décrites à présent sont mises en œuvre dans chacune des antennes A₁, A_m, A_M. On mentionne toutefois ci-dessous par souci de concision la référence d’une seule antenne: A_m.

Le procédé débute une étape E2 d’acquisition de mesures respectives par les K capteurs acoustiques S_ide chaque antenne A_mde la pluralité d’antennes.

Dans l’exemple décrit ici, l’étape E2 comprend en outre un traitement (par l’unité de traitement U de chaque antenne A_m) des mesures acquises par les K capteurs acoustiques S_ide l’antenne A_mconcernée afin de produire des signaux s_k(t) représentatifs du champ sonore au niveau de l’antenne A_mconcernée. Selon la représentation utilisée, ces signaux s_k(t) peuvent être des signaux complexes (i.e.représentés sous forme de nombre complexe afin de définir un module, ou amplitude, et une phase) ou des signaux réels.

Ces signaux s_k(t) sont par exemple des signaux ambisoniques d’ordre L. La représentation ambisonique d’ordre L permet en effet de représenter le champ sonore au niveau de l’antenne A_mconcernée au moyen de N signaux s_k(t) avec N=(L+1)². De manière générale, le nombre K de capteurs acoustiques est supérieur ou égal au nombre N de signaux s_k(t) produits.

Le procédé se poursuit alors, au niveau de chaque antenne A_m(et au moyen de l’unité de traitement U de l’antenne A_mconcernée), par une étape E4 de détermination de valeurs directionnelles p^(m)(Ω) de la puissance acoustique reçue au niveau de l’antenne A_men provenance d’une pluralité de directions Ω.

Comme schématiquement représenté en figure 3, l’unité de traitement U détermine par exemple la valeur directionnelle p^(m)(Ω) pour un ensemble de directions Ω formant un maillage angulaire autour de l’antenne concernée A_m, chaque direction Ω correspondant à des coordonnées angulaires sphériques (θ, φ) particulières, où θ est l’élévation (comprise entre 0 et π) et φ l’azimut (compris entre 0 et 2π). On utilise par exemple en pratique un maillage (tel qu’un maillage de Lebedev) comprenant un nombre de directions compris entre quelques dizaines et plusieurs milliers (c’est-à-dire compris en pratique entre 50 et 5000).

Pour chaque direction Ω (et à chaque instant pour lequel l’estimation est effectuée), chaque unité de traitement U détermine pour ce faire les éléments d’une matrice de covarianceC _ss dans laquelle:

- chaque élément diagonal est une estimation de l’espérance mathématique du carré du module de l’un des signaux s_k(t) représentatif du champ sonore (la matrice de covarianceC _ss comprend ici N éléments diagonaux);

- chaque élément non-diagonal est une estimation de l’espérance mathématique du produit de l’un s_i(t) des signaux représentatifs du champ sonore par le conjugué d’un autre s_j(t) des signaux représentatifs du champ sonore (la matrice de covarianceC _ss comprend ici N(N-1) éléments non diagonaux).

La matrice de covariance C _ss fournit un ensemble d’informations statistiques sur les propriétés spatiales du champ sonore, en particulier sur la position des sources sonores et la corrélation plus ou moins forte des signaux qu’elles émettent. De ce point de vue, chaque élément de la matrice enrichit l’information et permet donc d’affiner l’analyse réalisée.

Dans le cas où des signaux ambisoniques s_k(t) à valeurs réelles sont utilisés comme décrit ici, la matrice de covarianceC _ss s’écrit:

,

où E est une fonction d’estimation de l’espérance mathématique du signal concerné.

En pratique, la fonction E peut être un indicateur de tendance centrale du signal concerné sur un nombre prédéterminé d’échantillons de ce signal (les échantillons utilisés dans le calcul de l’indicateur de tendance centrale étant en général les derniers échantillons produits). La fonction E est par exemple la moyenne (glissante) du signal sur ce nombre prédéterminé de (derniers) échantillons.

La valeur directionnelle p^(m)(Ω) de la puissance acoustique reçue en provenance d’une direction Ω s’écrit alors:

,

où (.)^Hest l’opérateur transposé-conjugué et oùa(Ω) est un vecteur de pointage (en anglais "steering vector") pour la direction Ω défini comme suit dans le cas de signaux s_k(t) ambisoniques:

,

où Y_l ^qest la fonction harmonique sphérique à valeur réelles d’ordre l et de degré q et où les variables θ et φ représentent la direction Ω en coordonnées sphériques. (Le nombre de fonctions harmoniques sphériques d’ordre inférieur où égal à L étant égal à (L+1)², le vecteura(Ω) est de dimension N = (L+1)² et la matrice de covarianceC _ss précitée de dimensions NxN.)

Les valeurs directionnelles p^(m)(Ω) obtenues pour une antenne A_mdonnée peuvent éventuellement être affinées au moyen d’une technique de formation de faisceau (en anglais "beamforming technique"), comme décrit ci-dessous en référence à la figure 5.

L’unité de traitement U de chaque antenne A_meffectue ensuite une étape E6 de détermination de valeurs brutes p^(m)(r) de la puissance acoustique en une pluralité de points de l’espace tridimensionnel E, la position d’un point étant donnée par un vecteur de coordonnéesr.

Les points où les valeurs brutes p^(m)(r) de puissance acoustique sont déterminées sont par exemple prédéfinis et sont les mêmes pour toutes les antennes A_m. Ces points forment par exemple un maillage de la région de l’espace tridimensionnel d’intérêt (région qui comprend donc toutes les antennes A_m).

On a représenté schématiquement en figure 4 une partie de ce maillage autour d’une antenne A_mparticulière. (Par souci de clarté, le maillage représenté sur la figure 4 est bidimensionnel, mais ce maillage peut être tridimensionnel en pratique.) On utilise par exemple en pratique un nombre de points compris (en fonction de la taille du maillage) entre quelques dizaines et des dizaines de milliers (c’est-à-dire en pratique entre 50 et 50000). En variante, on pourrait ne considérer que des points situés dans un plan donné (comme représenté sur la figure 4).

Pour chaque point désigné par ses coordonnéesr(comprenant par exemple trois coordonnées (x,y,z) comme représenté en figure 4), la valeur brute p^(m)(r) de la puissance acoustique en ce point est déterminée sur la base de la valeur directionnelle p^(m)(ω) déterminée à l’étape E4 pour la direction ω reliant ce point et l’antenne A_mconcernée, par exemple par interpolation des valeurs directionnelles p^(m)(ω) déterminées à l’étape E4. Dans le cas décrit ici où les directions possibles varient en azimut et en élévation, il peut s’agir par exemple d’une interpolation par spline sphérique ou à l’aide de fonctions harmoniques sphériques. Dans le cas où le maillage est bidimensionnel et où les directions considérées s’étendent donc dans le plan du maillage, on peut utiliser une interpolation linéaire ou quadratique.

Pour chaque antenne A_m, les valeurs brutes p^(m)(r) déterminées par cette antenne A_m(précisément par l’unité de traitement U de cette antenne A_m) sont alors transmises à l’étape E8 au processeur P.

Le processeur P reçoit ainsi à l’étape E10 l’ensemble des valeurs brutes p^(m)(r) déterminées par toutes les antennes A_mde la pluralité d’antennes.

Le processeur P peut ainsi déterminer à l’étape E12, pour tous les points considérés, une valeur estimée p^(all)(r) de la puissance acoustique au point concerné par combinaison des valeurs brutes p^(m)(r) pour ce point reçues des différentes antennes A_m.

La valeur estimée p⁽ ^all ⁾(r) pour un point donné (de coordonnéesr) est par exemple déterminée par application, aux valeurs brutes p^(m)(r) pour ce point donné, d’une fonction f à plusieurs variables (le nombre de variables x₁, x₂, …, x_Métant égal au nombre d’antennes) et dont l’image f(x₁, x₂, …, x_M) vaut zéro pour tout antécédent (x₁, x₂, …, x_M) comprenant au moins une variable x_inulle.

Autrement dit, la fonction f vérifie: f(x₁, x₂, …, x_M) = 0 s’il existe (au moins) un indice i compris entre 1 et M tel que x_i= 0.

La valeur estimée p⁽ ^all ⁾(r) pour un point donné vaut alors:

p^(all)(r) = f(p⁽ ¹ ⁾(r), p⁽ ² ⁾(r),…, p⁽ ^M ⁾(r)).

L’utilisation d’une telle fonction f est intéressante du fait qu’elle permet d’obtenir une valeur estimée p⁽ ^all ⁾(r) nulle (ou très faible en pratique) dès lors que l’une des valeurs brutes p^(m)(r) est nulle (ou très faible en pratique), ce qui a tendance à réduire l’apparition de bruit dans le processus d’estimation.

En pratique, la valeur estimée p⁽ ^all ⁾(r) pour un point donné peut être déterminée comme suit:

.

Autrement dit, dans ce cas, la valeur estimée p^(all)(r) est égale à l’inverse de la somme des inverses des M valeurs brutes p^(m)(r).

Cette solution, basée sur l’hypothèse d’absence d’interaction entre les différentes antennes, est simple à mettre en œuvre et donne de bons résultats pratiques.

On remarque que cette possibilité de réalisation correspond au cas d’une fonction f telle que proposée ci-dessus du fait que l’expression de p⁽ ^all ⁾(r) qui précède peut également s’écrire:

.

Selon une variante envisageable, le processeur détermine la valeur estimée p⁽ ^all ⁾(r) pour un point donné peut être déterminé comme suit:

.

Autrement dit, dans ce cas, la valeur estimée p^(all)(r) est égale à la racine M^èmedu produit des valeurs brutes p^(m)(r).

Une fois les valeurs estimées p⁽ ^all ⁾(r) déterminées pour la pluralité de points considérés, il est possible d’affiner les valeurs brutes correspondantes p^(m)(r) associées aux différentes antennes A_m, et ainsi les valeurs estimées p⁽ ^all ⁾(r) elles-mêmes, au moyen d’une technique de formation de faisceau, comme décrit ci-dessous en référence à la figure 6.

La figure 5 représente un procédé d’affinage des valeurs directionnelles p^(m)(Ω) au moyen d’une technique de formation de faisceau. On décrit ici la mise en œuvre de ce procédé d’affinage pour une antenne particulière A_m, mais le procédé peut-être mis en œuvre (par exemple par l’unité de traitement U de l’antenne concernée) pour plusieurs desdites antennes (voire pour toutes lesdites antennes).

Comme indiqué ci-dessus, ce procédé d’affinage peut intervenir lorsque un ensemble de D valeurs directionnelles p^(m)(Ω_i) ont été déterminées (comme indiqué ci-dessus à propos de l’étape E4) respectivement pour D directions Ω₁, …, Ω_D.

Ce procédé d’affinage débute par une étape E20 de détermination d’une matriceV ^(m)définie comme suit:

V ^(m)=W ^(m) A ^H(AW ^(m) A ^H+R)^-1, avec

Aune matrice obtenue en concaténant les vecteurs de pointagea(Ω_i) définis comme ci-dessus, chacun pour une direction Ω_i, et associés respectivement aux D directions Ω₁, …, Ω_D,

W ^(m)est la matrice diagonale comprenant (en diagonale) les valeurs directionnelles p^(m)(Ω_i) préalablement déterminées pour les D directions Ω₁, …, Ω_D,

Rest une matrice de régularisation qui permet de tenir compte de la présence de bruit diffus dans les signaux mesurés.

On pourra se référer à l’ouvrage "Geophysical Data Analysis : Diverse Inverse Theory, 4th Edition", Academic Press, 2008, p. 62 pour plus de détails sur cette technique désignée comme la solution au problème des moindres carrés pondérés amortis (en anglais: "weighted damped least-square problem").

Le procédé d’affinage se poursuit par une étape E22 à laquelle l’unité de traitement U concernée détermine une version affinée de la matriceW ^(m)(et par conséquent des valeurs directionnelles p^(m)(Ω_i) présentes sur la diagonale de cette matrice) comme suit:

Z ^(m)=V ^(m) C _ss ^(m) V ^(m)H

W ^(m)= diag(Z ^(m))

oùC _ss ^(m)est la matrice de covariance déterminée (comme indiqué ci-dessus à l’étape E4) pour l’antenne A_mconcernée (et à l’instant concerné),

où diag est l’opérateur qui à la matriceZ ^(m)associe la matrice diagonaleW ^(m)dont les éléments diagonaux sont identiques à ceux de la matriceZ ^(m)(et dont les autres éléments sont nuls).

Les nouvelles valeurs directionnelles p^(m)(Ω_i) présentes sur la diagonale de la matriceW ^(m)ainsi obtenue peuvent être utilisées pour la suite du procédé.

Les étapes E20 et E22 peuvent en pratique être répétées plusieurs fois pour affiner encore les valeurs directionnelles p^(m)(Ω_i).

La figure 6 représente un procédé d’affinage des valeurs brutes p^(m)(r) et des valeurs estimées p⁽ ^all ⁾(r) au moyen d’une technique de formation de faisceau

Ce procédé d’affinage débute par une étape E30 à laquelle le processeur P détermine, pour chaque antenne A_m, une matriceV ^(m)comme suit:

V ^(m)=W ^(all) A ^(m)H(A ^(m) W ⁽ ^all ⁾ A ^(m) ^H+R)^-1, avec

A ^(m)une matrice obtenue en concaténant les vecteurs de pointagea(ω_i) définis, pour un ensemble de T points (de la région d’intérêt) repérés par des vecteursr ₁,r ₂, …,r _T, par la direction ω_ireliant l’antenne A_mau pointr _iconcerné (le vecteur de pointage associé à une direction particulière étant défini ci-dessus),

W ^(m)est la matrice diagonale comprenant (en diagonale) les valeurs estimées p⁽ ^all ⁾(r _i) préalablement déterminées pour les T points de coordonnéesr ₁,r ₂, …,r _T,

Rest une matrice de régularisation qui permet de tenir compte de la présence de bruit diffus dans les signaux mesurés et de sources sonores présentes hors de la région d’intérêt.

Cette solution est du même type que celle proposée ci-dessus pour l’affinage des valeurs directionnelles et on pourra donc ici également se référer à l’ouvrage précité pour plus de détails à ce sujet.

Le procédé d’affinage se poursuit par une étape E32 de détermination, pour chaque antenne A_m, de valeurs brutes affinées p^(m)(r _i). Pour ce faire, le processeur P détermine la matriceV ^(m) C _ss ^(m) V ^(m)H, les valeurs brutes affinées p^(m)(r ₁), p^(m)(r ₂), …, p^(m)(r _T) étant alors les éléments diagonaux de cette matriceV ^(m) C _ss ^(m) V ^(m)H(la matriceC _ss ^(m ⁾étant comme précédemment la matrice de covariance déterminée à l’étape E4 pour l’antenne A_mconcernée).

Le processeur P peut alors obtenir à l’étape E34, pour chaque pointr _ide la pluralité de T points de coordonnéesr ₁,r ₂, …,r _T, une valeur estimée affinée p^(all)(r _i) en combinant les M valeurs brutes affinées p^(m)(r _i) obtenues pour ce pointr _irespectivement pour les différentes antennes A_m, par exemple par la méthode de combinaison décrite ci-dessus à l’étape E12:

p^(all)(r _i) = f(p⁽¹⁾(r _i), p⁽²⁾(r _i), …, p^(M)(r _i)).

Les étapes E30 à E34 peuvent en pratique être répétées plusieurs fois pour affiner encore les valeurs brutes p^(m)(r _i) et les valeurs estimées p^(all)(r _i).

Claims

Procédé d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore en au moins un point (r) d’un espace tridimensionnel (E) où sont situées une pluralité d’antennes (A₁, A_m, A_M) comprenant chacune au moins K capteurs acoustiques (S_i) avec K supérieur ou égal à 2, comprenant les étapes suivantes:
-pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, production (E2) d’une pluralité de signaux représentatifs du champ sonore au niveau de l’antenne (A_m) concernée ;
- pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, détermination (E6) d’une valeur brute (p^(m)(r)) de ladite grandeur audit point (r) sur la base d’au moins K+1 éléments d’une matrice basés respectivement sur des combinaisons deux à deux de signaux représentatifs produits par l’antenne (A_m) concernée;
- détermination (E12) d’une valeur estimée (p^(all)(r)) de ladite grandeur audit point (r) par combinaison des valeurs brutes (p^(m)(r)) de ladite grandeur audit point (r) déterminées respectivement pour les différentes antennes de la pluralité d’antennes.
Procédé d’estimation selon la revendication 1, dans lequel l’étape de détermination d’une valeur brute (p^(m)(r)) pour une antenne (A_m) donnée comprend les sous-étapes suivantes:
- détermination (E4), sur la base de ladite matrice, d’une valeur directionnelle (p^(m)(Ω)) de la grandeur représentative de l’énergie sonore reçue au niveau de l’antenne (A_m) donnée en provenance d’une direction (ω) reliant ledit point (r) et l’antenne donnée (A_m) ;
- détermination (E6) de la valeur brute (p^(m)(r)) pour l’antenne donnée sur la base de la valeur directionnelle déterminée (p^(m)(Ω)).
Procédé d’estimation selon la revendication 1 ou 2, comprenant, pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, une étape de détermination (E4), sur la base de ladite matrice, d’une pluralité de valeurs directionnelles (p^(m)(Ω)) de la grandeur représentatives de l’énergie sonore reçue au niveau de l’antenne concernée respectivement en provenance d’une pluralité de directions.
Procédé selon la revendication 3, comprenant, pour au moins une antenne de la pluralité d’antennes, une étape d’affinage (E20, E22) des valeurs directionnelles (p^(m)(Ω)) au moyen d’une technique de formation de faisceau.
Procédé selon la revendication 3 ou 4, comprenant, pour chaque antenne de la pluralité d’antennes, une étape de détermination (E6) de valeurs brutes (p^(m)(r)) de ladite grandeur en une pluralité de points sur la base des valeurs directionnelles (p^(m)(Ω)) déterminées pour l’antenne concernée.
Procédé d’estimation selon la revendication 5, comprenant, pour chaque point de ladite pluralité de points, une étape de détermination (E12) d’une valeur estimée (p^(all)(r)) de ladite grandeur au point concerné par combinaison des valeurs brutes (p^(m)(r)) déterminées pour les différentes antennes de la pluralité d’antennes au point concerné.
Procédé selon la revendication 6, comprenant une étape d’affinage (E30, E32, E34) des valeurs brutes (p^(m)(r)) au moyen d’une technique de formation de faisceau utilisant les valeurs estimées (p^(all)(r)) pour les différents points de la pluralité de points.
Procédé d’estimation selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel la valeur estimée (p^(all)(r)) de ladite grandeur est déterminée par application aux valeurs brutes (p^(m)(r)) d’une fonction à plusieurs variables dont l’image vaut zéro pour tout antécédent comprenant au moins une variable nulle.
Procédé d’estimation selon la revendication 8, dans lequel la valeur estimée de ladite grandeur (p^(all)(r)) est égale à l’inverse de la somme des inverses des valeurs brutes (p^(m)(r)).
Procédé d’estimation selon la revendication 8, dans lequel la valeur estimée de ladite grandeur (p^(all)(r)) est égale à la racine M^è ^medu produit des valeurs brutes (p^(m)(r)), où M est le nombre d’antennes de la pluralité d’antennes.
Procédé d’estimation selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel lesdites combinaisons deux à deux de signaux représentatifs sont chacune une estimation de l’espérance mathématique du produit des signaux représentatifs concernés.
Procédé d’estimation selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel lesdits signaux représentatifs sont produits par traitement de mesures respectivement acquises par les capteurs acoustiques (S_i) de l’antenne (A_m) concernée.
Procédé d’estimation selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel ladite grandeur est la puissance acoustique.
Système d’estimation d’une grandeur représentative de l’énergie sonore en au moins un point (r) d’un espace tridimensionnel (E) comprenant:
-une pluralité d’antennes (A₁, A_m, A_M) comprenant chacune au moins K capteurs acoustiques (S_i) et conçues chacune pour produire une pluralité de signaux représentatifs du champ sonore au niveau de l’antenne concernée et pour déterminer une valeur brute (p^(m)(r)) de ladite grandeur audit point (r) sur la base d’au moins K+1 éléments d’une matrice basés respectivement sur des combinaisons deux à deux de signaux représentatifs produits par l’antenne concernée, avec K supérieur ou égal à 2; et
- un processeur (P) conçu pour déterminer une valeur estimée (p^(all)(r)) de ladite grandeur audit point (r) par combinaison des valeurs brutes (p^(m)(r)) de ladite grandeur audit point déterminées respectivement par les différentes antennes de la pluralité d’antennes.