FR3106030A1 - Procédé et dispositif associé pour transformer des caractéristiques d’un signal audio - Google Patents
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Abstract
Procédé et dispositif associé pour transformer des caractéristiques d’un signal audio Procédé et son dispositif associé pour transformer plusieurs caractéristiques d'un signal audio. L'invention concerne un procédé et son dispositif associé permettant de transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio. Les modifications permettent de typer le signal en fonction d'un profil sélectionné par un organe de commande. Le procédé et le dispositif selon l'invention sont particulièrement destinés au domaine des haut-parleurs. Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne un procédé et son dispositif associé permettant de transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio destiné à un haut-parleur. Le dispositif comprend, pour toutes ou une partie des bandes, un processeur et un amplificateur. Le processeur est relié à un module de commande permettant de sélectionner un mode de transformation des caractéristiques du signal.
Par haut-parleur, nous entendons, de manière générale, tous types de transducteurs électro et mécano-acoustiques.
De la publication US6697492 est connu un système de haut-parleurs acoustiques à traitement de signaux numériques.
Le système compare le signal de sortie à celui d’entrée à l'aide d'un capteur. Cette comparaison sert à effectuer une correction de façon à rendre le signal de sortie conforme à celui d'entrée.
Ce dispositif d'égaliseur permet la modification d'un signal en gain (dB) sur certaines bandes de fréquences avec des coefficients adaptés à chaque largeur de bande du haut-parleur à corriger.
Ce dispositif présente comme principal inconvénient d'agir uniquement sur le paramètre du gain (dB). Cette correction permet d'atteindre une linéarité du rapport gain/fréquence, mais reste insatisfaisante au regard de tous les autres paramètres qui caractérisent la structure complexe d'un signal, comme la phase et le temps. En effet, la non linéarité de la phase et du temps ne permettent pas la reproduction fidèle à l'original.
De la publication JP2571091 est connu un dispositif de correction de caractéristique de fréquence pour haut-parleur. Et de la publication JP2530474 est connu le procédé qui y est associé. Ils permettent la modification d'un signal en gain (dB) et en phase sur l'ensemble du spectre de fréquence. Un système numérique auto adaptatif intervient sur chaque fréquence pour linéariser la courbe amplitude/fréquence et la courbe phase/fréquence. Ce dispositif, à l’aide d’un capteur, corrige en continu le signal.
Le principal inconvénient de la correction en continu est le retard dans le traitement et a pour conséquence de ne pas fonctionner sur les signaux dont le temps de reproduction est inférieur au temps de traitement.
De plus, un signal parasite, par exemple un bruit dans la pièce, peut nuire au traitement.
De la publication CA2098319 est connu un dispositif de traitement analogique du signal servant à corriger les inexactitudes harmoniques et de phase causées par la transduction, l'enregistrement et la lecture en direct de signaux audio.
La correction est automatiquement et continuellement appliquée pour rétablir le réalisme du signal audio reproduit.
Ce dispositif de correction présente comme principal inconvénient d'apporter une correction permanente et constante ne permettant pas de s'adapter aux types de musique écoutés qui requièrent un traitement différent.
De la publication US2015073574 est connu un procédé permettant d'accéder à un flux de contenu à distribuer à un dispositif de lecture puis d'identifier un contenu permettant de lui délivrer un profil déterminé.
En fonction des profils identifiés, le procédé permet la modification des paramètres d'égalisation associés à la lecture du flux de contenu.
Ce procédé permet d'adapter l'égalisation par rapport aux informations disponibles sur le support audio, identifiées lors de la lecture, liées au profil de l'utilisateur ou par un réglage de l'utilisateur.
Ce procédé présente comme principal inconvénient de ne proposer qu'une correction d'égalisation, c'est à dire la correction du gain (exprimé en dB) en fonction de la fréquence. Cette correction reste insatisfaisante au regard de tous les autres paramètres qui caractérisent la structure complexe d'un signal comme la phase et le temps.
La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, elle vise à prévoir un procédé et un dispositif associé qui permettent de modifier l'ensemble des caractéristiques de la structure complexe d'un signal telles que:
Le gain,
La phase,
Le temps,
La distorsion,
La bande passante,
La répartition de bande passante par haut-parleur,
La compression/expansion de dynamique,
La directivité,
L’échantillonnage,
La phase absolue, correspondant à la polarité du groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle,
Le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase.
La combinaison de ces modifications permet de typer, compenser ou améliorer un son de manière précise et instantanée en fonction d'un profil type.
Par typer, nous entendons, de manière générale, donner des caractéristiques spécifiques au signal audio.
Le procédé permet de transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio et se décline en une série d'actions pouvant être réalisées en une ou plusieurs étapes.
La première action est de créer une correction visant à linéariser le signal de sortie tenant compte des défauts inhérents aux composants et à l'architecture d'une enceinte. Par enceinte nous entendons, un groupement d’un ou plusieurs haut-parleurs installés dans une structure fermée ou ouverte.
Puis en fonction d'un profil déterminé, la deuxième action est d'appliquer une modification qui concerne l'ensemble des caractéristiques du signal.
Ces deux actions de transformation du signal peuvent être réalisées en une seule étape permettant ainsi d'appliquer directement l'ensemble des transformations sélectionnées.
Ces modifications peuvent également être appliquées en plusieurs étapes permettant ainsi de dissocier l'action corrective, pour rendre neutre le signal, de l'action de modification pour lui ajouter un typage, une compensation, ou une amélioration. Ainsi il devient plus facile de maîtriser chacune des actions. D'autre part, cela permet de standardiser les formules de modification, car elles s'appliquent sur une base neutre du signal.
L'invention concerne un procédé pour transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio destiné à un haut-parleur, le procédé comprend les actions suivantes:
La première action de correction consiste à mesurer le signal de sortie du ou des haut-parleurs afin de déterminer les défauts à corriger en fonction d'un gabarit de référence, puis de générer la formule de correction. Cette formule de correction est ensuite appliquée pour linéariser toutes les caractéristiques comme l'égalisation de gain, de phase, de temps et la minimisation de la distorsion. La correction ainsi appliquée pourra donc être différente en fonction du haut-parleur utilisé.
La deuxième action consiste à modifier le signal neutre obtenu précédemment pour pouvoir l'adapter à un profil déterminé. La modification peut s'opérer au travers-d ‘un ou-de plusieurs critères tels que: le gain, la phase, le temps, la distorsion, la bande passante, la répartition de bande passante par haut-parleur, la compression/expansion de dynamique, la directivité, l'échantillonnage, la phase de référence correspondant à la polarité du groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle et le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase.
Selon des aspects avantageux, mais non obligatoires de l'invention, un tel procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible:
L'organe de commande peut être actionné manuellement par l'utilisateur.
L'organe de commande peut être adapté automatiquement par la sélection d'un profil type en fonction des informations du style musical contenues sur un titre de musique.
L'organe de commande peut s'adapter automatiquement en fonction des informations contenues sur un service distant permettant de reconnaître le signal et d'identifier un profil type.
L'organe de commande peut s'adapter automatiquement en fonction des préférences de l'utilisateur identifiées par le dispositif.
L'organe de commande peut s'adapter automatiquement en fonction des informations reçues par des capteurs, présents dans le dispositif ou sur un site distant, mesurant des conditions climatiques telles que la température de l'air, la pression atmosphérique ou l'humidité.
La présente invention concerne également un dispositif associé pour transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio destiné à un haut-parleur comprenant pour toutes les bandes, ou une partie, un module de transformation du signal. Le module de transformation est relié à un module de commande permettant de sélectionner un mode de transformation des caractéristiques du signal en fonction d'un profil déterminé.
Selon des aspects avantageux, mais non obligatoires de l'invention, un tel dispositif peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible:
La transformation du signal peut être réalisée selon un procédé numérique à l'aide d'un processeur.
La transformation du signal peut être réalisée selon un procédé analogique à l'aide de composants électriques et/ou électroniques.
La transformation du signal peut être réalisée selon un ou plusieurs moyens mécaniques à l'aide de structures accordées, de lentilles acoustiques et/ou d'une transformation des caractéristiques géométriques du dispositif.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés:
En référence à la figure 1, le dispositif conforme à l'invention comprend, pour au moins une bande de fréquences, un processeur 1, tel qu’un processeur de signal 1 numérique ou analogique (par exemple sous forme de filtres discrets), qui reçoit, de façon filaire ou non, un signal audio pouvant être analogique ou numérique. Sur la figure 1, ce signal audio acquis porte la référence IN.
Ce processeur de signal 1 peut effectuer le traitement de manière analogique à l'aide de composants électriques, électroniques ou de manière numérique à l'aide d'un processeur, comme un processeur numérique de traitement du signal (DSP) ou un microcontrôleur. Ce signal est amplifié en puissance de manière analogique ou numérique par un amplificateur 2. Dans le cas d'un changement de domaine analogique-numérique, il faut ajouter un convertisseur, non représenté sur la figure, pour transformer le signal depuis un signal analogique vers un signal numérique.
Ce signal électrique est finalement transformé en signal acoustique par un transducteur électro-acoustique, aussi nommé transducteur mécano-acoustique, tel qu’haut-parleur 3.
Selon des exemples d’implémentation, comme dans l’exemple de la figure 1, le dispositif peut comporter une chaîne de traitement du signal incluant un tel processeur 1, un tel amplificateur 2 et un tel transducteur 3 dédiée pour chaque bande de fréquences B1, Bn.
On comprend ainsi que, dans ce cas, le dispositif comporte un processeur 1, un amplificateur 2 et un transducteur 3 pour chaque bande de fréquences B1, Bn.
En variante, le dispositif comporte un processeur 1, un amplificateur 2 et un transducteur 3 communs pour toutes les bandes de fréquences.
Le dispositif est complété d'un module de commande 4, appelé aussi décodeur de mode, permettant de sélectionner et de faire appliquer des modifications de signal au dispositif de manière automatique, manuelle, ou désactivée. La sélection par l’utilisateur peut être opérée au travers d’un module de sélection 7, comprenant par exemple une interface homme-machine.
En mode automatique le dispositif peut soit recevoir un profil d'un service distant 5 par exemple celui de Gracenote (marque déposée), en référence à la publication US2015073574, ou sélectionner un profil au travers d'un système de reconnaissance à l'aide d'une base de données interne, ou grâce à une intelligence artificielle.
De manière optionnelle, le dispositif peut être complété par un système mécanique ou acoustique 6 permettant de modifier les caractéristiques physiques du dispositif. Ce système de modification 6 peut être réalisé, par exemple, par la modification d'un volume de charge, par l'application d'une lentille acoustique constituée d'un ou de plusieurs déflecteurs, ou par la modification des caractéristiques d'un résonateur, ou par tout moyen équivalent.
De façon générale, le système 6 peut comporter un processeur mécano-acoustique 6-1 et un actionneur mécanique-acoustique 6-2.
De façon générale, le dispositif selon l’invention permet de transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio, choisies de façon non limitative parmi les caractéristiques suivantes:
-le gain,
-la phase,
-le temps,
-la distorsion,
-la bande passante,
-la répartition de bande passante par haut-parleur,
-la compression/expansion de dynamique,
-la directivité,
-l’échantillonnage,
-la phase absolue, correspondant à la polarité du groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle,
-le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase.
La combinaison de plusieurs de ces modifications de caractéristiques du signal audio permet de typer, de compenser ou d’améliorer le son correspondant de manière précise et instantanée en fonction d'un profil type. Par «typer», on entend ici donner des caractéristiques spécifiques au signal audio.
Le diagramme de flux de la figure 2 représente le procédé général de transformation du signal intégrant une action de correction et une autre de modification selon un mode de réalisation de l’invention.
Par exemple, l’exécution des étapes du procédé de transformation est pilotée par l’organe de commande 4 du dispositif selon l’invention.
Le procédé commence à une étape 100 par la mesure du signal de sortie des haut-parleurs. Cette mesure peut être réalisée en laboratoire au moment de la conception du dispositif à l'aide d'un système composé d'un générateur, d'un micro, d'un système de traitement de signal relié à un ordinateur, ce dernier exécutant un logiciel d'acquisition et de traitement de l'information.
Puis, les défauts à corriger sont définis à une étape 102 par l'analyse des différences entre le signal d'entrée et un gabarit de référence. Ce dernier représente la courbe idéale de la caractéristique concernée comme le gain, la phase, le temps et la distorsion.
Ensuite, à l’étape 104, une formule de correction est élaborée sur la base de cette analyse et des critères retenus. En fonction du type de traitement choisi, elle pourra comporter l’application d'un algorithme pour un traitement numérique, d'un schéma de traitement analogique composé d'un ensemble de composants électriques et/ou électroniques, ou d'un algorithme de commande du système mécanique 6.
Le système applique par la suite, lors d’une étape 106, la formule de correction pour linéariser toutes les caractéristiques du signal, afin de reproduire sa neutralité d'origine. En fonction du type de traitement choisi, la formule peut être appliquée directement par le processeur 1 dans le cas d'un traitement numérique, par un filtrage actif ou passif dans le cas d'un traitement analogique ou par le système mécanique 6 pouvant transformer les caractéristiques géométriques du dispositif.
Une fois le signal rendu linéaire, des formules de modification sont appliquées à l’étape 108 pour typer les caractéristiques en fonction d’un profil retenu. Ces formules sont créées au préalable par retour d'expérience en fonction de chaque profil recherché, par exemple, un type de musique, un type de prise de son, un type de reproduction ou d'ambiance. Ces formules sont par exemple choisies, après l’acquisition préalable d’un profil (étape 110), en fonction du profil sélectionné en mode manuel par l'utilisateur ou en mode automatique par le module de commande 4. En mode automatique, le dispositif peut recevoir un profil du service distant 5 ou d'une base de données interne (étape 112).
Puis, lors de l’étape 114, ce signal est amplifié en puissance de manière analogique ou numérique par un ou plusieurs des amplificateurs 2.
Enfin, lors d’une étape 116, ce signal électrique est transformé en signal acoustique par un haut-parleur 3, ou par tout transducteur équivalent.
Optionnellement, l'organe de commande 4 s'adapte automatiquement en fonction des informations reçues par des capteurs, présents dans le dispositif ou sur un site distant, mesurant des conditions climatiques telles que la température de l'air, la pression atmosphérique ou l'humidité.
Sur la figure 3 sont représentées des courbes montrant, pour un signal audio mesuré donné à titre d’exemple, la transformation de la courbe d'amplitude du signal (axe des ordonnées) en fonction de la fréquence (axe des abscisses) pour différents stades de cette transformation.
L’insert (a) de la figure 3 représente un exemple de signal mesuré lors de l’étape 100 précédemment décrite. Par exemple, ce signal n’est pas idéal du fait des caractéristiques intrinsèques des composants du dispositif. Dans l'état de la technique, tous les haut-parleurs déforment le signal qu'ils traitent.
L’insert (b) de la figure 3 représente cette même courbe corrigée, par exemple après application de l’étape 106. Elle est définie par l'objectif de niveler de façon la plus égale possible toutes les amplitudes en fonction des fréquences. Dans le cas d'un traitement analogique, la correction sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits bouchons. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, qui corrigera le gain du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs.
L’insert (c) de la figure 3 est un exemple de courbe modifiée après application de l’étape 108. Cette carte de modification d'amplitude naît d'un retour d’expérience dans le monde de la prise de son ou de sa reproduction. Dans le cas d'un traitement analogique, la modification sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits bouchons. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, par exemple, un DSP qui corrigera le gain du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs.
Dans la figure 4 sont représentées des courbes montrant, pour le signal de la figure 3, les étapes de la transformation de la courbe de phase de ce signal (axe des ordonnées) en fonction de la fréquence (axe des abscisses) à différentes étapes de la transformation précédemment décrite.
L’insert (a) de la figure 4 représente un signal mesuré lors de l’étape 100. Là encore, ce signal est non idéal du fait des caractéristiques intrinsèques des composants du dispositif. Dans l'état de la technique, tous les haut-parleurs déforment le signal qu'ils traitent.
L’insert (b) de la figure 4 représente cette même courbe corrigée après l’étape 106. Elle est définie par l'objectif de niveler de façon la plus égale possible toutes les phases en fonction des fréquences. Dans le cas d'un traitement analogique, la correction sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits de phase. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, qui corrigera la phase du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs.
L’insert (b) de la figure 4 est un exemple de courbe modifiée après l’étape 108. Cette carte de modification de phase est définie pour se rapprocher des variations de phase des enceintes de studio ou de reproduction. Dans le cas d'un traitement analogique, la modification sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits de phase. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, par exemple un DSP, qui corrigera la phase du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs.
Sur la figure 5 sont représentées des courbes montrant, pour un signal audio mesuré donné à titre d’exemple, la transformation de la courbe de temps du signal (axe des ordonnées) en fonction de la fréquence (axe des abscisses) pour différents stades de cette transformation.
L’insert (a) de la figure 5 représente un exemple de signal mesuré lors de l’étape 100 précédemment décrite. Par exemple, ce signal n’est pas idéal du fait des caractéristiques intrinsèques des composants du dispositif. Dans l'état de la technique, tous les transducteurs déforment le signal qu'ils traitent.
L’insert (b) de la figure 5 représente cette même courbe corrigée, par exemple après application de l’étape 106. Elle est définie par l'objectif de niveler de façon la plus égale possible le temps en fonction des fréquences. Dans le cas d'un traitement analogique, la correction sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits de phase avec leurs modifications sur le temps. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, qui corrigera le temps du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à un décalage physique des haut-parleurs dans l'espace et possiblement des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs.
L’insert (c) de la figure 5 est un exemple de courbe modifiée après application de l’étape 108. Cette carte de modification est définie pour se rapprocher des variations de temps des enceintes de studio ou de reproduction. Dans le cas d'un traitement analogique, la modification sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits de phase. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, par exemple, un DSP qui corrigera le temps du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à un décalage physique des haut-parleurs dans l'espace et possiblement des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs.
La figure 6 représente la courbe d'un signal de réponse en fréquence d’un signal audio donné à titre d’exemple, pour illustrer la transformation de la courbe de la bande passante au moyen du procédé de la figure 2. Le trait continu représente un premier signal de réponse, correspondant à la réponse en fréquence typiquement fournie par les transducteurs par leurs performances intrinsèques.
Par comparaison, les traits pointillés représentent deux signaux modifiés correspondant respectivement à une courbe de réponse raccourcie ou étendue.
D'une part cette courbe peut être raccourcie (rétrécie) au niveau des graves et des aigus pour protéger les haut-parleurs et limiter la distorsion mécanique qui vient polluer le reste du spectre. Dans le cas d'un traitement analogique, le raccourcissement de la bande passante sera appliqué par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits passe-haut et/ou passe-bas. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes de filtrage passe haut et/ou passe bas. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des courts-circuits acoustiques et/ou des absorbeurs.
D'autre part cette courbe peut être allongée (élargie) le plus possible pour améliorer la restitution du signal sonore. Dans le cas d'un traitement analogique, l'allongement de la bande passante sera appliqué par des fonctions telles que des circuits résonnants. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes de filtrage avec du gain. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs et/ou des pavillons acoustiques.
Sur la figure 7 sont représentés schématiquement des courbes illustrant la transformation, au moyen du procédé de la figure 2, de caractéristiques de compression ou d’expansion d’un signal donné à titre d’exemple. Sur ces courbes, le signal de sortie OUT (axe des ordonnées) est représenté en fonction du signal d’entrée IN (axe des abscisses).
L’insert (a) de la figure 7 représente la courbe de compression obtenue après compression du signal mesuré. En mode compression, le taux d'amplification du circuit considéré diminue jusqu'à devenir négatif en fonction de l'augmentation du signal d'entrée. Il y a donc un effet de régulation de niveau très prononcé. Dans le cas d'un traitement analogique, la compression du signal sera appliquée par des fonctions telles que des circuits compresseurs, comme des amplificateurs à gain variable en fonction du niveau d'entrée. Dans le cas d'un traitement numérique, la compression du signal sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes de compression.
L’insert (b) de la figure 7 représente la courbe d'expansion obtenue après expansion du signal mesuré. En mode expansion, le taux d'amplification du circuit considéré augmente en fonction de l'augmentation du signal d'entrée. Il a donc pour effet de restituer la dynamique du signal compressé, afin d'en améliorer l'aération. Dans le cas d'un traitement analogique, l'expansion du signal sera appliquée par des fonctions telles que des circuits expanseurs, comme des amplificateurs à gain variable en fonction du niveau d'entrée. Dans le cas d'un traitement numérique, l'expansion du signal sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes d'expansion.
Sur la figure 8 sont représentées des courbes montrant, pour un signal audio mesuré donné à titre d’exemple, la transformation du signal obtenue en modifiant des caractéristiques de distorsion, au moyen du procédé de la figure 2.
L’insert (a) de la figure 8 représente l'analyse spectrale constituée d'une fréquence fondamentale F et de ses harmoniques Hn évoquant un taux de distorsion élevé. Un taux de distorsion élevé implique l'ajout de signaux non désirés et non présents dans le signal d'origine. Ce taux de distorsion élevé est principalement dû aux défauts électriques et mécaniques des systèmes de reproduction ou par une non linéarité de phase et de temps du système. On peut également élever le taux de distorsion du signal pour simuler des défauts non existants à l'origine, pour colorer le son. Par colorer, nous entendons, de manière générale, donner des caractéristiques spécifiques au signal audio. Une distorsion maîtrisée peut, par exemple, permettre de se rapprocher des caractéristiques de distorsion harmonique des haut-parleurs à haut rendement. Dans le cas d'un traitement analogique, l'augmentation de la distorsion sera obtenue par ajout de fréquences multiples à la fondamentale choisie. Dans le cas d'un traitement numérique, l'augmentation de la distorsion sera obtenue par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes générant des fréquences harmoniques.
L’insert (b) de la figure 8 représente l'analyse spectrale constituée d'une fondamentale et de ses harmoniques évoquant un taux de distorsion affaibli après transformation. Un taux de distorsion faible implique un signal reproduit plus proche de l'original. Dans le cas d'un traitement analogique, l'affaiblissement de la distorsion sera obtenu par suppression des fréquences indésirables grâce à des fonctions de filtrage ou de corrections de phase et de temps. Dans le cas d'un traitement numérique, l'affaiblissement de la distorsion sera obtenu à l’aide d’un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes de filtrage et/ou de correction de phase et de temps.
Sur la figure 9 sont représentées différentes orientations de sons provenant de haut-parleurs HP selon des caractéristiques de directivité différentes.
L’insert (a) de la figure 9 représente un diagramme de directivité horizontale ouvert, mettant en évidence la diffusion des sons sur les murs M, augmentant ainsi le pourcentage de sons réverbérés venant parasiter les sons directs.
Les inserts (b) et (c) de la figure 9 représentent des diagrammes de directivité plus fermés permettant de limiter les réverbérations sur les murs M. L'auditeur A pourra ainsi entendre plus de sons directs que de sons réverbérés. Ce résultat est obtenu par une combinaison de solutions mécano acoustiques et électriques telles que l'ajout de haut-parleurs, de guide d'ondes et/ou la maîtrise d'une variation de temps et de phase entre eux.
Sur la figure 10 sont représentées des courbes S1, S2 montrant l’amplitude (axe des ordonnées) d'un signal échantillonné en fonction du temps (axe des abscisses). La référence S désigne le signal analogique correspondant avant échantillonnage.
L’insert (a) de la figure 10 représente la courbe S1 d'un échantillonnage grossier en temps et en quantification. Par exemple, il s’agit de la norme CD caractérisé par le format 16 bits, avec une fréquence d’échantillonnage de 44.1 kHz.
L’insert (b) de la figure 10 représente la courbe S2 d'un échantillonnage plus fin en temps et en quantification. Cette transformation se fait par l'augmentation du nombre de bits, pour passer par exemple de 16 bits à 24 bits, et l'augmentation du nombre d'échantillons par unité de temps, pour, par exemple, passer d’une fréquence d’échantillonnage de 44.1kHz à 192 kHz. Cette transformation permet de diminuer le taux de distorsion en ajoutant des signaux par interpolation, qui réduisent la taille des incréments. Le confort d’écoute est ainsi augmenté. Cette transformation est réalisée en numérique par un convertisseur d’échantillonnage asynchrone, plus connu sous l’acronyme d'ASRC, issu de l'anglais Asynchronous Sample Rate Converter.
Dans le procédé de la figure 11 est représenté le positionnement de la phase absolue, qui correspond à la polarité du groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle, ce qui permet de modifier la sensation de profondeur de la scène sonore.
L’insert (a) de la figure 11 représente une réponse impulsionnelle négative I- pour une perception de proximité du son (position P1).
L’insert (b) de la figure 11 représente une réponse impulsionnelle positive I+ pour une perception accrue de la profondeur de scène (position P2).
On peut passer de l'une à l'autre en inversant la polarité du branchement du groupe de haut-parleurs.
Dans le procédé de la figure 12 est représenté le positionnement de la phase de référence.
La figure 12 illustre plusieurs positionnements possibles C1, C2, C3 de phase de référence. La phase de référence est une droite à 0 degré, en fonction d'une position souhaitée par rapport au dispositif tel qu'un haut-parleur HP. Par exemple, cette position peut se trouver à une distance négative plus ou moins éloignée pour une perception accrue de profondeur de scène. Elle peut aussi se trouver à une distance positive plus ou moins éloignée pour donner une sensation de proximité de la scène.
Cette transformation peut être réalisée en numérique par un processeur, tel qu'un DSP, qui recalcule la phase droite à la distance choisie.
Dans la figure 13 sont représentés différents cas de répartition de la bande passante par haut-parleur, correspondant au déplacement de la ou des fréquences de coupure.
L’insert (a) de la figure 13 représente une fréquence de coupure FC1 déplacée vers les graves (basses fréquences), ayant pour effet d'augmenter le taux de distorsion et de diminuer la directivité du dispositif.
L’insert (b) de la figure 13 représente une bande passante répartie uniformément (fréquence de coupure FC2 située essentiellement au milieu de la bande de fréquences), pour équilibrer la zone d'utilisation entre les différents haut-parleurs, prenant en considération les limites mécaniques, électriques, de puissance admissible et/ou de directivité.
L’insert (c) de la figure 13 représente une fréquence de coupure FC3 décalée vers les hautes fréquences de la bande audio, pour protéger le haut-parleur destiné à recevoir ces fréquences, qui reçoit alors moins d'énergie. En revanche, cela augmente la directivité du dispositif.
Dans les trois cas de figure, le décalage de la fréquence de coupure et des pentes s'opère en changeant le type de filtre et son paramétrage, aussi bien en analogique qu'en numérique.
La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.
Claims (10)
- Procédé pour transformer un signal audio (IN) destiné à un transducteur électro-acoustique, caractérisé en ce que ledit signal est modifié (106, 108) de manière combinée suivant plusieurs caractéristiques du signal en fonction d'un profil type sélectionné (110, 112) par un organe de commande, pour donner des caractéristiques spécifiques au signal audio, lesdites caractéristiques du signal étant choisies dans la liste comportant: le gain, la phase, le temps, la distorsion, la bande passante, la répartition de bande passante par haut-parleur, la compression/expansion de dynamique, la directivité, l’échantillonnage, la phase absolue correspondant à la polarité d’un groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle, le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la transformation du signal est réalisée en une ou plusieurs étapes composées au moins d'une action de correction visant à linéariser le signal afin de respecter les données de l'enregistrement, et d'une action de modification pour typer le signal en fonction du profil type sélectionné.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la transformation du signal est réalisée selon un procédé numérique à l'aide d'un processeur.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la transformation du signal est réalisée selon un procédé analogique à l'aide de composants électriques et/ou électroniques.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la transformation du signal est réalisée selon un ou plusieurs moyens mécaniques à l'aide de structures accordées, de lentilles acoustiques et/ou d'une transformation des caractéristiques géométriques du dispositif.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande est actionné manuellement par l'utilisateur.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande adapte automatiquement la sélection d'un profil type en fonction des informations du style musical contenues sur un titre de musique.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande s'adapte automatiquement en fonction des informations contenues sur un service distant permettant de reconnaître le signal et d'identifier un profil type.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande s'adapte automatiquement en fonction des préférences de l'utilisateur identifiées par le dispositif.
- Dispositif (1, 2, 3, 4, 6) pour transformer un signal audio destiné à un transducteur (3) acoustique, caractérisé en ce que le dispositif est configuré pour modifier (106, 108) ledit signal de manière combinée suivant plusieurs caractéristiques du signal en fonction d'un profil type sélectionné (110, 112) par un organe de commande, pour donner des caractéristiques spécifiques au signal audio, lesdites caractéristiques du signal étant choisies dans la liste comportant: le gain, la phase, le temps, la distorsion, la bande passante, la répartition de bande passante par haut-parleur, la compression/expansion de dynamique, la directivité, l’échantillonnage, la phase absolue correspondant à la polarité d’un groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle, le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase.
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04159898A (ja) * | 1990-10-23 | 1992-06-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バスレフ型スピーカシステム |
| CA2098319A1 (fr) | 1990-12-14 | 1993-05-21 | Eldon A. Byrd | Processeur a signaux servant a restituer les signaux audio d'origine |
| JP2530474B2 (ja) | 1988-03-17 | 1996-09-04 | ティーオーエー株式会社 | スピ―カ用周波数特性補正装置および補正方法 |
| JP2571091B2 (ja) | 1988-03-18 | 1997-01-16 | ティーオーエー株式会社 | スピーカの周波数特性補正装置 |
| US6697492B1 (en) | 1998-05-01 | 2004-02-24 | Texas Instruments Incorporated | Digital signal processing acoustic speaker system |
| US20120288124A1 (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-15 | Dts, Inc. | Room characterization and correction for multi-channel audio |
| US20130114830A1 (en) * | 2009-12-30 | 2013-05-09 | Oxford Digital Limited | Determining a configuration for an audio processing operation |
| US20150073574A1 (en) | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Gracenote, Inc. | Modifying playback of content using pre-processed profile information |
| US20190288657A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Harman International Industries, Incorporated | Smart speakers with cloud equalizer |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0831681B2 (ja) * | 1990-05-09 | 1996-03-27 | 富士通株式会社 | プリント基板 |
| US11315585B2 (en) * | 2019-05-22 | 2022-04-26 | Spotify Ab | Determining musical style using a variational autoencoder |
-
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2530474B2 (ja) | 1988-03-17 | 1996-09-04 | ティーオーエー株式会社 | スピ―カ用周波数特性補正装置および補正方法 |
| JP2571091B2 (ja) | 1988-03-18 | 1997-01-16 | ティーオーエー株式会社 | スピーカの周波数特性補正装置 |
| JPH04159898A (ja) * | 1990-10-23 | 1992-06-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バスレフ型スピーカシステム |
| CA2098319A1 (fr) | 1990-12-14 | 1993-05-21 | Eldon A. Byrd | Processeur a signaux servant a restituer les signaux audio d'origine |
| US6697492B1 (en) | 1998-05-01 | 2004-02-24 | Texas Instruments Incorporated | Digital signal processing acoustic speaker system |
| US20130114830A1 (en) * | 2009-12-30 | 2013-05-09 | Oxford Digital Limited | Determining a configuration for an audio processing operation |
| US20120288124A1 (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-15 | Dts, Inc. | Room characterization and correction for multi-channel audio |
| US20150073574A1 (en) | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Gracenote, Inc. | Modifying playback of content using pre-processed profile information |
| US20190288657A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Harman International Industries, Incorporated | Smart speakers with cloud equalizer |
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