FR3138750A1 - Procédé de calibrage d’un dispositif audio nomade, système de calibrage d’un dispositif audio nomade et produit programme d’ordinateur associés - Google Patents
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Abstract
Procédé de calibrage d’un dispositif audio nomade, système de calibrage d’un dispositif audio nomade et produit programme d’ordinateur associés La présente invention concerne un procédé de calibrage d’un dispositif audio nomade 10 comprenant au moins un microphone nomade 20, 25 et un haut-parleur nomade 15, le dispositif audio nomade 10 étant disposé dans un caisson 95 comprenant un système de calibrage 75. Le système de calibrage comporte un microphone de calibrage 80, un haut-parleur de calibrage 85, et un dispositif électronique de calibrage 90. Le procédé comprend : - une phase d’émission d’un signal audio au haut-parleur nomade ou au haut-parleur de calibrage pour son émission, - une phase de calibrage comportant : - une réception d’un signal résultant de l’acquisition du signal audio émis par le microphone nomade ou le microphone de calibrage, - une détermination d’un filtre de calibrage H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF, à partir du signal reçu, - une phase d’implémentation, dans le dispositif audio nomade, du filtre de calibrage déterminé. Figure pour l'abrégé : [Figure 2]
Description
La présente invention concerne un procédé de calibrage d’un dispositif audio nomade.
L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur et un système de calibrage d’un système audio nomade.
L’invention concerne le domaine de la fabrication de dispositifs audio nomades.
On entend par « dispositif audio nomade » un dispositif configuré pour restituer, à un utilisateur du dispositif, un contenu audio provenant d’une source audio, le dispositif étant transportable avec la source audio. La source audio est par exemple un baladeur MP3 ou un téléphone intelligent (de l’anglais,smartphone). Le dispositif audio nomade est un dispositif intra-auriculaire, également appelé paire d’écouteurs. En variante, le dispositif audio nomade est par exemple un dispositif extra-auriculaire, également appelé casque audio.
De manière connue en soi, un dispositif audio nomade comprend au moins un haut-parleur nomade et préférentiellement pour chaque haut-parleur nomade, un microphone nomade interne et au moins un microphone nomade externe.
Le haut-parleur nomade est configuré pour restituer un contenu sonore provenant de la source.
De manière connue en soi, le microphone nomade interne est orienté vers le haut-parleur nomade, et destiné à être positionné entre ledit haut-parleur nomade et une oreille de l’utilisateur. Le microphone nomade est configuré pour acquérir le signal audio diffusé par le haut-parleur nomade.
Le microphone nomade externe est disposé sur une périphérie du dispositif audio nomade et orienté vers un extérieur du dispositif. Le microphone nomade externe est configuré pour acquérir le flux audio environnant le dispositif audio nomade, tel que les paroles de l’utilisateur.
De manière connue en soi, le haut-parleur nomade, le microphone nomade externe et le haut-parleur nomade permettent conjointement avec la source, de réaliser une fonctionnalité de téléphonie par kit main libre. Dans une telle fonctionnalité, les paroles de l’utilisateur sont acquises par le microphone nomade externe et les paroles d’un tiers avec lequel l’utilisateur échange sont restituées par le haut-parleur nomade.
En outre, de manière connue en soi, le haut-parleur nomade, le microphone nomade interne et le microphone nomade externe permettent de mettre en œuvre une fonctionnalité réduction active d’un bruit environnant le dispositif audio nomade.
Selon cette fonctionnalité, le bruit environnant est acquis par le microphone nomade extérieur. Ce bruit est traité par un filtre et un signal est émis au haut-parleur nomade pour s’annuler avec le bruit environnant ayant traversé le dispositif audio. En outre, le microphone nomade interne permet de contrôler, par un filtre respectif, qu’un bruit résiduel au niveau d’un tympan de l’utilisateur est minime. Une rétroaction est effectuée sur le haut-parleur nomade en fonction du signal acquis par le microphone nomade interne.
Il est donc clair que les microphones interne et externe et le haut-parleur sont connectées. Des fonctions de transfert entre ces éléments peuvent donc être calculées.
De manière connue en soi, chacun du haut-parleur nomade et des microphones nomades présente une réponse fréquentielle qui lui est propre.
Les haut-parleurs et microphones sont généralement des composants produits en série. Il est donc connu de déterminer, pour chaque modèle, une réponse fréquentielle nominale respective et une dispersion maximum entre la réponse fréquentielle d’un composant spécifique et la réponse nominale associée au modèle du composant.
De manière classique, la dispersion maximale est par exemple égale à plus ou moins 3dB.
Dans un contexte industriel, il est souvent nécessaire de concevoir chaque filtre du dispositif audio nomade en fonction de la réponse fréquentielle nominale de chaque composant sans tenir compte de la dispersion entre le comportement des composants effectivement dans le casque audio et leur comportement nominal. En outre, la conception de chaque filtre ne prend généralement pas compte des défauts lors de l’assemblage des composants pour former le dispositif audio nomade.
Cependant, lorsque la réponse fréquentielle d’un composant dans le dispositif audio varie significativement de la réponse fréquentielle nominale ou lorsque le dispositif présente un défaut d’assemblage, les filtres ne sont plus forcément adaptés au dispositif obtenu.
L’expérience utilisateur est alors au moins dégradée. Dans les pires scenarii, ces défauts sont susceptibles de conduire à une instabilité des fonctions de transfert en boucle fermée et donc à la génération de larsen, ce qui est particulièrement désagréable pour l’utilisateur.
La présente invention propose un procédé de calibrage d’un dispositif audio nomade, un produit programme d’ordinateur et un système de calibrage associé permettant d’éviter de tels problèmes.
À cet effet, l’invention a pour objet un procédé de calibrage d’un dispositif audio nomade, tel qu’un casque ou une paire d’écouteurs, comprenant au moins un microphone nomade et un haut-parleur nomade, le dispositif audio nomade étant disposé dans un caisson comprenant un système de calibrage,
le système de calibrage comportant un microphone de calibrage, un haut-parleur de calibrage, et un dispositif électronique de calibrage propre à être connecté au microphone de calibrage et au haut-parleur de calibrage, le procédé étant mis en œuvre par le dispositif électronique de calibrage et comprenant :
- au moins une phase d’émission lors de laquelle un signal audio est envoyé à l’un parmi le haut-parleur nomade et le haut-parleur de calibrage, le signal audio étant émis par ledit haut-parleur,
- une phase de calibrage lors de laquelle au moins un parmi l’au moins un microphone nomade et le haut-parleur nomade est calibré, la phase de calibrage comportant :
- une réception, depuis l’un parmi l’au moins un microphone nomade et le microphone de calibrage, d’un signal résultant de l’acquisition par ledit microphone du signal audio émis,
- une détermination d’un filtre de calibrage, à partir du signal reçu lors de la réception, le filtre de calibrage étant un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur varie fréquentiellement,
le filtre de calibrage étant :
- soit propre à l’au moins un microphone nomade et configuré pour filtrer tout signal acquis par ledit microphone nomade,
- soit propre au haut-parleur nomade et configuré pour filtrer tout signal destiné à être émis par ledit haut-parleur nomade,
- une phase d’implémentation, dans le dispositif audio nomade, du filtre de calibrage déterminé lors de la phase de calibrage.
Avec la détermination d’un filtre de calibrage et son implémentation dans le dispositif audio nomade, les performances dudit dispositif sont améliorées en fonction des performances du haut-parleur nomade et du microphone nomade effectivement présents dans le dispositif audio nomade et pas uniquement à partir des performances nominales du modèle de ces composants.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le procédé de calibrage selon l’invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la phase d’émission comprend une étape d’émission par le haut-parleur nomade lors de laquelle un signal audio est envoyé au haut-parleur nomade pour son émission par ledit haut-parleur nomade,
la phase de calibrage comprenant une étape de calibrage du haut-parleur nomade,
lors de la réception de ladite étape de calibrage, le signal audio est reçu depuis le microphone de calibrage,
lors de la détermination de ladite étape de calibrage, le filtre de calibrage déterminé est propre au haut-parleur nomade, et dit filtre de calibrage du haut-parleur,
- le dispositif audio nomade comprend deux microphones nomades, les deux microphones nomades comportant un microphone nomade interne orienté vers le haut-parleur nomade, et un microphone nomade externe orienté vers un extérieur du dispositif audio nomade,
- la phase de calibrage comprend en outre une étape de calibrage du microphone nomade interne,
lors de la réception de l’étape de calibrage du microphone nomade interne, le signal audio est reçu depuis le microphone nomade interne,
lors de la détermination de l’étape de calibrage du microphone nomade interne, le filtre de calibrage déterminé est propre au microphone nomade interne, et dit filtre de calibrage du microphone interne,
- l’étape de calibrage du microphone nomade interne comprend en outre :
- une application du filtre de calibrage du haut-parleur au signal reçu lors de la réception de l’étape de calibrage du microphone nomade interne, pour former un signal filtré,
lors de l’étape de détermination de la phase de calibrage du microphone nomade interne, le filtre de calibrage du microphone interne est déterminé en fonction du signal filtré,
- la phase d’émission comprend une étape d’émission par le haut-parleur de calibrage, lors de laquelle un signal audio est envoyé au haut-parleur de calibrage pour son émission par ledit haut-parleur de calibrage,
la phase de calibrage comprenant une étape de calibrage du microphone nomade externe,
lors de la réception de l’étape de calibrage du microphone nomade externe, le signal audio est reçu depuis le microphone nomade externe,
lors de la détermination de l’étape de calibrage du microphone nomade externe, le filtre de calibrage déterminé est propre au microphone nomade externe, et dit filtre de calibrage du microphone externe,
- le dispositif audio nomade comprend en outre une unité de commande comportant un sommateur, une première connexion reliant le sommateur au haut-parleur nomade, une deuxième connexion reliant le microphone nomade interne au sommateur, et une troisième connexion reliant le microphone nomade externe au sommateur,
le dispositif audio nomade comprenant en outre, un premier filtre prédéterminé sur la deuxième connexion, un deuxième filtre prédéterminé sur la troisième connexion,
lors de la phase d‘implémentation, le ou au moins l’un des filtres de calibrage étant implémenté sur l’une des première, deuxième et troisième connexions,
- la ou chaque sous-étape de détermination comprend :
- un calcul d’une erreur fréquentielle entre le signal reçu correspondant et un signal de référence prédéterminé,
- une détection d’extremum(s) de l’erreur fréquentielle,
- pour au moins un extremum détecté :
- un calcul d’une bande de fréquence autour de l’extremum,
- une détermination d’un filtre unitaire paramétrable en fonction de l’erreur fréquentielle dans la bande de fréquence,
- une génération du filtre de calibrage à partir du ou de chaque filtre unitaire paramétrable,
chaque filtre unitaire paramétrable comportant de préférence les paramètres réglables suivants : une fréquence centrale, un gain maximal, et un facteur qualité,
de préférence, chaque filtre unitaire paramétrable comportant en outre un type de filtre choisis dans un groupe consistant en : un filtre pic ou creux, un filtre passe-bas étagé, et un filtre passe-haut étagé,
- pour chaque extremum détecté, lors du calcul de la bande de fréquence, chaque bande de fréquence est délimitée par une borne inférieure et une borne supérieure,
la borne inférieure de la bande de fréquence étant la borne supérieure de la bande de fréquence précédente,
la borne supérieure de la bande de fréquence étant calculée selon l’équation suivante :
où
- est la fréquence de l’extremum détecté dans ladite bande de fréquence Bi,
- est la fréquence de l’extremum détecté dans ladite bande de fréquence suivante,
- ,
- est la norme de l’erreur évaluée à la fréquence de l’extremum détecté dans ladite bande de fréquence, et
- est la norme de l’erreur évaluée à la fréquence de l’extremum détecté dans la bande de fréquence suivante ; et
- le dispositif audio nomade comprend au moins deux chaînes audio, chaque chaîne audio comportant au moins un microphone nomade respectif et un haut-parleur nomade respectif,
les étapes du procédé de calibrage étant itérées pour chaque chaîne audio.
La présente invention a également pour objet un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions logicielles, qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre le procédé de calibrage tel que décrit ci-dessus.
La présente invention a également pour objet un système de calibrage d’un dispositif audio nomade, tel qu’un casque ou une paire d’écouteur, le dispositif audio nomade comprenant au moins un microphone nomade, un haut-parleur nomade, le dispositif audio nomade étant propre à être placé dans le système de calibrage,
le système de calibrage comprenant un microphone de calibrage, un haut-parleur de calibrage, et un dispositif électronique de calibrage propre à exécuter des instructions logicielles d’un produit programme d’ordinateur décrit plus haut.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- La est une vue schématique d’un dispositif audio nomade avant l’application d’un procédé de calibrage selon l’invention ;
- La est une vue schématique du dispositif audio nomade de la lors de la mise en œuvre du procédé de calibrage selon l’invention ; et
- La est un organigramme du procédé de calibrage selon l’invention.
Sur la , un dispositif audio nomade 10 est représenté.
Dans l’exemple de la , le dispositif audio nomade 10 est une paire d’écouteurs. En variante non représentée, le dispositif audio nomade est un casque audio.
Le dispositif audio nomade 10 comprend optionnellement une première chaîne audio CH1 et une deuxième chaîne CH2.
Par exemple, la première chaîne audio CH1 est la chaîne gauche, i.e. destinée à diffuser du contenu à une oreille gauche d’un utilisateur. Dans cet exemple, la deuxième chaîne CH2 est une chaîne droite, i.e. destinée à diffuser du contenu à une oreille droite d’un utilisateur.
Il est clair qu’une configuration inversée est également possible.
Le dispositif audio nomade 10 comprend, préférentiellement pour chaque chaîne audio CH1, CH2, un haut-parleur nomade 15 et au moins un microphone nomade 20, 25.
En outre, le dispositif audio nomade 10 comprend, préférentiellement pour chaque chaîne audio CH1, CH2, un point de connexion 30 avec une source audio non représentée, et une unité de commande 33.
Le haut-parleur nomade 15 est configuré pour diffuser un contenu provenant de la source audio. Optionnellement, le haut-parleur nomade 15 est configuré pour diffuser un contenu déterminé par l’unité de commande 33, par exemple afin de réaliser une fonctionnalité de réduction de bruit active.
Le microphone nomade 20, 25 est configuré pour acquérir un signal audio. Préférentiellement, le dispositif audio nomade 10 comprend, avantageusement pour chaque chaîne CH1, CH2, un microphone nomade interne 20 et au moins un microphone nomade externe 25.
Le microphone nomade interne 20, aussi appelé microphone interne 20, est configuré pour acquérir le signal audio entre le haut-parleur nomade 15 et l’oreille de l’utilisateur, en particulier le signal audio diffusé par le haut-parleur nomade 15. On comprend alors que, lorsque le dispositif audio est porté par un utilisateur, le microphone nomade interne 20 est disposé entre le haut-parleur nomade 15 et un tympan de l’utilisateur. Le microphone nomade interne 20 est alors configuré pour acquérir le signal audio entendu par l’utilisateur.
Le microphone nomade externe 25, aussi appelé microphone externe 25, est configuré pour acquérir un flux audio environnant le dispositif audio nomade 10. À cet effet, le microphone externe 25 est disposé sur une périphérie du dispositif audio nomade 10 et orienté vers un extérieur dudit dispositif 10.
Le point de connexion 30 est configuré pour recevoir, depuis la source audio, un contenu à diffuser par le haut-parleur nomade 15. Le point de connexion 30 est par exemple configuré pour communiquer avec la source audio par une connexion filaire ou, comme représenté sur la , par une connexion sans fil suivant un protocole prédéfini, tel que le protocole Bluetooth ou WIFI.
L’unité de commande 33 est configurée pour commander le signal envoyé au haut-parleur nomade 15 en fonction du signal reçu depuis le point de connexion 30, du signal acquis par le microphone interne 20 et du signal acquis par le microphone externe 25.
L’unité de commande 33 est connectée au haut-parleur nomade 15, au microphone interne 20, au microphone externe 25 et au point de connexion 30. L’unité de commande 33 est par exemple une carte électronique comportant une pluralité de modules logiciels.
L’unité de commande 33 comprend un sommateur 35, une première connexion 50 reliant le sommateur 35 et le haut-parleur nomade 15, une deuxième connexion 55 reliant le microphone interne 20 et le sommateur 35, une troisième connexion 60 reliant le microphone externe 25 et le sommateur 35 et préférentiellement une quatrième connexion 65 reliant le point de connexion 30 et le sommateur 35.
L’unité de commande 33 comprend par exemple un bloc 70 de conversion et d’amplification sur la première connexion 50. Le bloc 70 est par exemple formé d’un convertisseur DAC (de l’anglais,Digital-to-Analog Converter) propre à convertir un signal numérique, issu du sommateur 35 en un signal analogique d’excitation du haut-parleur nomade 15, et d’un amplificateur du signal analogique.
L’unité de commande 33 comprend en outre de préférence un premier filtre prédéterminé HFB sur la deuxième connexion 55. Le premier filtre prédéterminé HFB est configuré pour filtrer le signal acquis depuis le microphone nomade interne 20 avant de l’envoyer au sommateur 35.
L’unité de commande 33 comprend en outre de préférence un deuxième filtre prédéterminé HFF sur la troisième connexion 60. Le deuxième filtre prédéterminé HFF est configuré pour filtrer le signal acquis depuis le microphone nomade externe 25 avant de le transmettre au sommateur 35.
Les premiers HFB et deuxièmes HFF filtres prédéterminés sont par exemple conçus en fonction d’une réponse fréquentielle nominale des microphones interne 20 et externe 25, telle que fournie par un fabricant desdits microphones et mesurée sur des prototypes de référence.
L’unité de commande 33 comprend en outre un égaliseur HEQ sur la quatrième connexion 65. L’égaliseur HEQ est configuré pour effectuer une égalisation du signal provenant du point de connexion 30 avant de le transmettre au sommateur 35.
Sur la , le dispositif audio nomade 10 est couplé avec un système de calibrage 75 pour calibrer ledit dispositif audio 10. Sur la , seulement une chaîne CH1, CH2 du dispositif audio nomade 10 est représentée.
Le système de calibrage 75 comprend un microphone de calibrage 80, un haut-parleur de calibrage 85 et un dispositif électronique de calibrage 90 propre à être connecté au microphone de calibrage 80 et au haut-parleur de calibrage 85.
Pour effectuer le calibrage du dispositif audio nomade 10, ledit dispositif 10, le microphone de calibrage 80 et le haut-parleur de calibrage 85 sont placés dans un caisson 95 acoustiquement hermétique. Le microphone de calibrage 85 est positionné de manière contiguë au microphone nomade interne 20, par exemple au sein d’une oreille artificielle non-représentée. Et le haut-parleur de calibrage 85 est positionné à l’extérieur du dispositif audio nomade 10.
Le microphone de calibrage 80 et le haut-parleur de calibrage 85 sont connectés au dispositif électronique de calibrage 90 comme visible sur la en trait plein.
Le haut-parleur nomade 15, le microphone interne 20, et le microphone externe 25 sont connectés au dispositif électronique de calibrage 90, comme représenté sur la en trait mixte.
Le dispositif électronique de calibrage 90 est localisé à l’extérieur du caisson 95. Le dispositif électronique de calibrage 90 est par exemple un ordinateur comportant une mémoire 96 et un processeur 97 propre à exécuter des instructions logicielles stockées dans la mémoire 96.
La mémoire 96 stocke un programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées par le processeur 97, mettent en œuvre un procédé de calibrage du dispositif audio nomade 10 tel que décrit ci-dessous.
En référence à la , le procédé de calibrage du dispositif audio nomade 10 comprend une phase d’émission lors de laquelle un signal audio est envoyé à l’un parmi les haut-parleurs nomades 15 et le haut-parleur de calibrage 85.
La phase d’émission comprend préférentiellement tout d’abord une première étape d’émission PE_nomade lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 envoie au haut-parleur nomade 15, un signal audio, dit premier signal audio. Suite à cette première étape d’émission PE, le haut-parleur nomade 15 émet le premier signal audio en direction du microphone nomade interne 20 et du microphone de calibrage 80. Le premier signal audio est par exemple un balayage continu sinusoïdal (de l’anglais,sweep). Lors de l’émission du premier signal audio par le haut-parleur nomade 15, le microphone de calibrage 80 et le microphone nomade interne 20 acquièrent le signal émis.
Puis, le procédé de calibrage comprend une phase de calibrage d’au moins un parmi le haut-parleur nomade 15, le microphone nomade interne 20 et le microphone nomade externe 25.
La phase de calibrage comprend préférentiellement une étape PC_SPK de calibrage du haut-parleur nomade 15.
L’étape de calibrage PC_SPK comprend une première sous-étape de réception 112, lors de laquelle le dispositif électronique de calibrage 90 reçoit, depuis le microphone de calibrage 80, le signal résultant de l’acquisition par ledit microphone du premier signal audio émis par le haut-parleur nomade 15.
L’étape de calibrage PC_SPK comprend en outre une première sous-étape de détermination 114, lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 détermine un premier filtre de calibrage H_calib_SPK à partir du signal reçu depuis le microphone de calibrage 80. Le premier filtre de calibrage H_calib_SPK est un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur évolue fréquentiellement. On entend par « un gain dont une valeur évolue fréquentiellement » le fait que le gain prend des valeurs distinctes en fonction de la fréquence du signal qui est fourni au filtre associé. Le premier filtre de calibrage H_calib_SPK est propre au haut-parleur nomade 15.
Pour cela, la première sous-étape de détermination 114 comprend avantageusement le calcul d’une erreur fréquentielle Err(f) entre le signal reçu lors de la première sous-étape de réception 112 et un premier signal de référence prédéterminé.
Le premier signal de référence correspond au signal qu’aurait dû acquérir le microphone de calibrage 80 si la réponse fréquentielle du haut-parleur nomade 15 était exactement la réponse fréquentielle nominale d’un produit de référence.
Pour calculer cette erreur Err(f), dans l’exemple qui suit, le dispositif de calibrage 90 calcule une transformée de Fourrier du signal reçu depuis le microphone de calibrage 80. De manière connue en soi, le signal issu de la transformée de Fourrier comprend une amplitude et une phase évoluant respectivement fréquentiellement.
Toujours lors du calcul de l’erreur fréquentielle Err(f), le dispositif de calibrage 90 soustrait par exemple l’amplitude de la transformée de Fourrier à l’amplitude du premier signal de référence prédéterminé, par exemple selon l’équation suivante :
où est le premier signal de référence prédéterminé,
Puis, toujours lors de la sous-étape de détermination 114, le dispositif de calibrage 90 effectue avantageusement une détection d’extremum(s) dans l’erreur fréquentielle Err(f).
À cet effet, le dispositif de calibrage 90 calcule par exemple une dérivée de l’erreur fréquentielle Err(f) en fonction de la fréquence et détermine chaque fréquence pour laquelle ladite dérivée s’annule.
Toujours lors de la sous-étape de détermination 114, le dispositif de calibrage 90 calcule de manière préférentielle, pour chaque extremum déterminé , une bande de fréquence Biautour dudit extremum . Deux bandes de fréquences successives Bi-1, Bisont contigües. Autrement dit, chaque bande de fréquence Bicomprend une borne inférieure et une borne supérieure . Aussi, la borne inférieure de la bande de fréquence Biest la borne supérieure de la bande de fréquence précédente Bi-1.
La borne inférieure de la première bande de fréquence B1est la fréquence minimale pour laquelle l’erreur fréquentielle Err(f) est définie. Puis, la bande supérieure de la bande de fréquence Biest calculée selon l’équation suivante :
où
À l’issue du calcul des bandes de fréquences Bi, tout le domaine de fréquence pour lequel l’erreur fréquentielle Err(f) est définie est découpé en une pluralité de bandes de fréquence Bi.Chaque bande de fréquence Bicontient un extremum de l’erreur fréquentielle Err(f).
Toujours lors de la sous-étape de détermination 114, le dispositif de calibrage 90 détermine par exemple, pour chaque extremum , un filtre unitaire paramétrable Hien fonction de l’erreur fréquentielle Err(f) dans la bande de fréquence Biassociée audit extremum .
Chaque filtre unitaire paramétrable Hiest par exemple un filtre pic ou creux (de l’anglais, Peak-notch) connu en soi. Ce filtre Hiest caractérisé par trois paramètres : une fréquence centrale , un gain et un facteur de qualité . De manière connue en soi, la fréquence centrale correspond à la fréquence pour laquelle le filtre unitaire paramétrable Hia le gain le plus élevé. Le gain correspond au gain maximal du filtre unitaire paramétrable, par exemple son gain à la fréquence centrale pour un filtre Peak-notch. Le facteur de qualité quantifie la taille de la bande passante du filtre unitaire paramétrable.
Puis, le dispositif de calibrage 90 initialise avantageusement les paramètres du filtre unitaire paramétrable Hiet calcule par exemple une erreur fréquentielle modifiée, dans la bande Biselon l’équation suivante :
où est compris entre et f
L’équation précédente correspond à l’erreur fréquentielle si le signal reçu était filtré par le filtre unitaire paramétrable Hi.
Puis, le dispositif de calibrage 90 applique optionnellement un algorithme d’optimisation au paramètre du filtre unitaire paramétrable afin de minimiser une erreur au sens des moindres carrés définie à partir de l’erreur modifiée et qui s’écrit par exemple sous la forme suivante :
où N est le nombre d’échantillons du signal reçu entre les fréquences et .
L’algorithme d’optimisation est par exemple un algorithme de descente de gradient.
Suite à l’application de l’algorithme d’optimisation, le dispositif de calibrage 90 obtient des paramètres optimisés , et du filtre unitaire paramétrable Hi.
Avantageusement, le dispositif de calibrage 90 détermine ainsi un filtre unitaire paramétrable Hirespectif pour chaque extremum , et donc pour chaque bande de fréquence Biassociée.
Ensuite, le dispositif de calibrage 90 génère le premier filtre de calibrage H_calib_SPK, par exemple à partir de chaque filtre unitaire paramétrable Hidéterminé précédemment, par exemple en mettant en série chacun des filtres unitaires paramétrables Hi.
La phase de calibrage comprend optionnellement en outre une étape de calibrage PC_FB du microphone nomade interne 20.
Comme indiqué précédemment, suite à l’émission du premier signal audio par le haut-parleur nomade 15, le microphone nomade interne 20 acquiert le premier signal audio émis.
L’étape PC_FB de calibrage du microphone nomade interne 20 comprend une deuxième sous-étape de réception 122 lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 reçoit le premier signal audio acquis par le microphone interne 20.
Préférentiellement, l’étape PC_FB de calibrage du microphone interne 20 comprend une sous-étape 123 d’application du premier filtre de calibrage H_calib_SPK au signal reçu depuis le microphone interne 20, pour former un signal filtré.
L’étape PC_calib_FB comprend une deuxième sous-étape de détermination 124, lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 détermine un deuxième filtre de calibrage H_calib_FB à partir du signal filtré. Le deuxième filtre de calibrage H_calib_FB est également un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur évolue fréquentiellement. Le deuxième filtre de calibrage H_calib_FB est propre au microphone nomade interne 20.
La deuxième sous-étape de détermination 124 est analogue à la première sous-étape de détermination 114 à la différence près que la détermination est effectuée à partir du signal reçu par le microphone nomade interne 20 filtré par la fonction H_calib_SPK et non du signal reçu depuis le microphone de calibrage 80.
À l’issue de la deuxième sous-étape de détermination 124, le deuxième filtre de calibrage H_calib_FB est déterminé.
Puis, la phase d’émission comprend une étape PE_calib d’envoi d’un deuxième flux audio à diffuser par le haut-parleur de calibrage 85. Suite à cette étape d’envoi PE_calib, le deuxième signal audio est émis par le haut-parleur de calibrage 85. Lors de cette émission, le deuxième signal audio émis est acquis par le microphone nomade externe 25.
De manière analogue au premier signal audio, le deuxième signal audio est par exemple un balayage continu sinusoïdal (de l’anglais,sweep).
Puis, la phase de calibrage comprend par exemple une étape PC_FF de calibrage du microphone nomade externe 25.
L’étape PC_FF de calibrage du microphone nomade externe 25 comprend une troisième sous-étape de réception 132 lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 reçoit le signal acquis par le microphone nomade externe 25 suite à l’émission du deuxième signal audio par le haut-parleur de calibrage 85.
L’étape PC_FF de calibrage du microphone nomade externe 25 comprend en outre une troisième sous-étape de détermination 134 lors de laquelle un troisième filtre de calibrage H_calib_FF est déterminé à partir du signal reçu depuis le microphone nomade externe 25. Le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est également un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur évolue fréquentiellement. Le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est propre au microphone nomade externe 25.
La troisième sous-étape de détermination 134 est par exemple analogue à la première sous-étape de détermination 114 et à la deuxième la sous-étape de détermination 124, à l’exception du fait que le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est déterminé à partir du signal reçu depuis le microphone nomade externe 25 plutôt que du signal reçu depuis le microphone de calibrage 80 ou du microphone nomade interne 20.
À l’issue de la sous-étape de détermination 134, le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est déterminé.
Le procédé de calibrage comprend en outre une phase d’implémentation PI comportant préférentiellement une première étape d’implémentation 142 lors de laquelle le premier filtre de calibrage H_calib_SPK est implémenté dans le dispositif audio nomade 10, plus précisément sur la première connexion 50 de l’unité de commande 33. Par exemple, le premier filtre de calibrage H_calib_SPK est implémenté entre le sommateur 35 et le bloc 70.
La phase d’implémentation PI comprend en outre préférentiellement une deuxième étape d’implémentation 144 lors de laquelle le deuxième filtre de calibrage H_calib_FB est implémenté dans le dispositif audio nomade 10, et plus particulièrement sur la deuxième connexion 55 de l’unité de commande 33. Par exemple, le deuxième filtre de calibrage H_calib_FB est implémenté entre le microphone nomade interne 20 et le premier filtre prédéterminé HFB.
La phase d’implémentation PI comprend en outre préférentiellement une troisième étape d’implémentation lors de laquelle le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est implémenté dans le dispositif audio nomade 10, et préférentiellement sur la troisième connexion 60 de l’unité de commande 33. Par exemple, le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est implémenté entre le microphone nomade externe 25 et le deuxième filtre prédéterminé HFF.
À l’issue du procédé de calibrage selon l’invention, le haut-parleur nomade 15, le microphone nomade interne 20, et un microphone nomade externe 25 sont calibrés.
A l’issu de la phase d’implémentation PI, des valeurs du ou de chaque filtre de calibrage H_calib_SPK, H_calib_FB, H_calib_FF sont stockées dans l’unité de commande 33, et de préférence dans la mémoire 96 de l’unité de commande
Lorsque le dispositif audio nomade 10 comprend plusieurs chaînes audio CH1, CH2, le procédé de calibrage décrit ci-dessus est itéré pour chaque chaîne audio CH1, CH2.
Selon une première variante, l’étape d’envoi PE_calib du deuxième signal audio et l’étape de calibrage PC_FF du microphone nomade externe 25 sont mises en œuvre préalablement à l’étape PE_nomade d’envoi du premier signal audio.
Selon une deuxième variante non-représentée, le dispositif audio 10, préférentiellement chaque chaîne audio CH1, CH2, comprend une pluralité de microphones nomades externes 25i. Selon cette deuxième variante, l’unité de commande 33 comprend une pluralité de troisièmes connexions 60ireliant respectivement un microphone nomade interne 25iet le sommateur 35. L’unité de commande 33 comprend, sur chacune de ces connexions 60i, un deuxième filtre prédéterminé respectif HFFi.
Selon cette deuxième variante, suite à l’étape PE_calib d’envoi du deuxième signal audio au haut-parleur de calibrage 85, chaque microphone nomade externe 25iacquiert le deuxième signal audio issu de ladite émission. La phase de calibrage comprend alors, pour chaque microphone nomade externe 25 une étape PC_FFide calibrage dudit microphone nomade externe 25 lors de laquelle un troisième filtre H_calib_FFirespectif du microphone nomade externe 25iest déterminé.
Selon la deuxième variante, la phase d’implémentation comprend, pour chaque microphone nomade externe 25i, une troisième étape d’implémentation 146irespective, lors de laquelle le troisième filtre de calibrage H_calibr_FFirespectif est implémenté sur la connexion 60iassociée audit microphone nomade externe 25i.
Selon une troisième variante par exemple combinable avec l’une des autres variantes, chaque filtre unitaire paramétrable Hiest un filtre passe-bas étagé (de l’anglais Lowshelf) ou une filtre passe-haut étagé (de l’anglais Highshelf). Les paramètres du filtre unitaire paramétrable Hisont les mêmes que lorsqu’il est du type Peak-notch.
De manière connue en soit, un filtre Lowshelf ou Highshelf définit une pente respectivement décroissante ou croissante. Chaque filtre unitaire paramétrable Hide la forme Lowshelf ou Highshelf est paramétré par une fréquence centrale , un gain et un facteur de qualité . De manière connue en soi, la fréquence centrale correspond à la fréquence au milieu de la pente du filtre Lowshelf ou Highshelf. Le gain correspond au gain maximal du filtre unitaire paramétrable. Le facteur de qualité quantifie la raideur de la pente du filtre de type Lowshelf ou Highshelf.
Selon une quatrième variante, lors de chaque sous-étape de détermination 114, 124, 134, un pré-découpage en fréquence est réalisé de manière prédéfinie formant une pluralité de portions fréquentielles. La largeur d’une portion fréquentielle étant supérieure à la largeur d’une bande de fréquence Bi. Un nombre maximal de filtres unitaires paramétrables Hipar portion fréquentielle est prédéfini. Lors de la détermination des bandes Bide fréquence, des bandes Bisont déterminées jusqu’à ce que le nombre de bande Bidans une portion fréquentielle atteigne le nombre maximal de filtres unitaires paramétrables Hide ladite portion.
Selon une cinquième variante, seulement un parmi le haut-parleur nomade 15, le microphone interne 20 et microphone externe 25 est calibré. Dans ce cas, la phase d’émission ne comprend qu’une étape d’émission PE_nomade, PE_calib. Dans ce cas, la phase de calibrage ne comprend qu’une étape de calibrage PC_SPK, PC_FB, PC_FF. Ainsi, un unique filtre de calibrage H_calib_SPK, H_calib_FB, H_calib_FF est déterminé et implémenté dans le dispositif audio nomade 10.
Il est clair que le procédé pourrait aussi comprendre un ou deux calibrages parmi les trois calibrages présentés ci-dessus.
Le procédé selon l’invention permet donc d’éviter les problèmes liés à la variance des réponses fréquentielles des composants du dispositif audio par rapport à une réponse fréquentielle nominale. En effet, après application du procédé, le comportement de chaque composant calibré est proche de la réponse fréquentielle nominale fournie par le fabricant pour le modèle dudit composant.
En outre, la détermination de filtre(s) de calibrage propre à chacun du haut-parleur nomade 15, du microphone nomade interne 20 et du microphone nomade externe 25 effectivement dans le dispositif audio nomade 10 permet une personnalisation de la correction apportée et donc améliore d’autant plus l’expérience utilisateur.
En outre, le procédé selon l’invention étant apte à être mis en œuvre par un produit programme d’ordinateur, il ne requiert aucune intervention humaine. Ce procédé est ainsi rapide et efficace.
Dans un mode préféré, grâce à la sous-étape d’application 123, l’étape PC_FB de calibrage du microphone interne 20 s’affranchie de l’erreur que présentait le haut-parleur nomade 15 avant son calibrage. En effet, l’étape d’application 123 a le même effet que si le signal acquis par le microphone interne 20 avait été émis par le haut-parleur nomade 15 calibré. Cette étape accélère le procédé de calibrage puisque qu’elle permet de n’effectuer qu’une seule émission par le haut-parleur nomade 15 pour calibrer à la fois ledit haut-parleur nomade 15 et le microphone interne 20.
Claims (12)
- Procédé de calibrage d’un dispositif audio nomade (10), tel qu’un casque ou une paire d’écouteurs, comprenant au moins un microphone nomade (20, 25) et un haut-parleur nomade (15), le dispositif audio nomade (10) étant disposé dans un caisson (95) comprenant un système de calibrage (75),
le système de calibrage (75) comportant un microphone de calibrage (80), un haut-parleur de calibrage (85), et un dispositif électronique de calibrage (90) propre à être connecté au microphone de calibrage (80) et au haut-parleur de calibrage (85), le procédé étant mis en œuvre par le dispositif électronique de calibrage (90) et comprenant :
- au moins une phase d’émission lors de laquelle un signal audio est envoyé à l’un parmi le haut-parleur nomade (15) et le haut-parleur de calibrage (85), le signal audio étant émis par ledit haut-parleur (15 ; 85),
- une phase de calibrage lors de laquelle au moins un parmi l’au moins un microphone nomade (20, 25) et le haut-parleur nomade (15) est calibré, la phase de calibrage comportant :
- une réception (112 ; 122 ; 132), depuis l’un parmi l’au moins un microphone nomade (20, 25) et le microphone de calibrage (80), d’un signal résultant de l’acquisition par ledit microphone (20, 25 ; 80) du signal audio émis,
- une détermination (114 ; 124 ; 134) d’un filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF), à partir du signal reçu lors de la réception (112 ; 122 ; 132), le filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF) étant un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur varie fréquentiellement,
le filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF) étant :
- soit propre à l’au moins un microphone nomade (20, 25) et configuré pour filtrer tout signal acquis par ledit microphone nomade (20, 25),
- soit propre au haut-parleur nomade (15) et configuré pour filtrer tout signal destiné à être émis par ledit haut-parleur nomade (15),
- une phase d’implémentation (PI), dans le dispositif audio nomade (10), du filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF) déterminé lors de la phase de calibrage. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la phase d’émission comprend une étape d’émission (PE_nomade) par le haut-parleur nomade (15) lors de laquelle un signal audio est envoyé au haut-parleur nomade (15) pour son émission par ledit haut-parleur nomade (15),
la phase de calibrage comprenant une étape (PC_SPK) de calibrage du haut-parleur nomade (15),
lors de la réception (112) de ladite étape de calibrage (PC_SPK), le signal audio est reçu depuis le microphone de calibrage (80),
lors de la détermination (114) de ladite étape de calibrage (PC_SPK), le filtre de calibrage (H_calib_SPK) déterminé est propre au haut-parleur nomade (15), et dit filtre de calibrage du haut-parleur (H_calib_SPK). - Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif audio nomade (10) comprend deux microphones nomades (20, 25), les deux microphones nomades (20, 25) comportant un microphone nomade interne (20) orienté vers le haut-parleur nomade (30), et un microphone nomade externe (25) orienté vers un extérieur du dispositif audio nomade (10).
- Procédé selon les revendications 2 et 3, dans lequel la phase de calibrage comprend en outre une étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20),
lors de la réception (122) de l’étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20), le signal audio est reçu depuis le microphone nomade interne (20),
lors de la détermination (124) de l’étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20), le filtre de calibrage (H_calib_FB) déterminé est propre au microphone nomade interne (20), et dit filtre de calibrage du microphone interne (H_calib_FB). - Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20) comprend en outre :
- une application (123) du filtre de calibrage du haut-parleur (H_calib_SPK) au signal reçu lors de la réception (122) de l’étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20), pour former un signal filtré,
lors de l’étape de détermination (124) de la phase de calibrage du microphone nomade interne (PC_FB), le filtre de calibrage du microphone interne (H_calib_FB) est déterminé en fonction du signal filtré. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la phase d’émission comprend une étape d’émission (PE_calib) par le haut-parleur de calibrage (85), lors de laquelle un signal audio est envoyé au haut-parleur de calibrage (85) pour son émission par ledit haut-parleur de calibrage (85),
la phase de calibrage comprenant une étape (PC_FF) de calibrage du microphone nomade externe (25),
lors de la réception (132) de l’étape (PC_FF) de calibrage du microphone nomade externe (25), le signal audio est reçu depuis le microphone nomade externe (25),
lors de la détermination (134) de l’étape (PC_FF) de calibrage du microphone nomade externe (25), le filtre de calibrage (H_calib_FF) déterminé est propre au microphone nomade externe (25), et dit filtre de calibrage du microphone externe (H_calib_FF). - Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel le dispositif audio nomade (10) comprend en outre une unité de commande comportant un sommateur (35), une première connexion (50) reliant le sommateur (35) au haut-parleur nomade (15), une deuxième connexion (55) reliant le microphone nomade interne (20) au sommateur (35), et une troisième connexion (60) reliant le microphone nomade externe (25) au sommateur (35),
le dispositif audio nomade (10) comprenant en outre, un premier filtre prédéterminé (HFB) sur la deuxième connexion (55), un deuxième filtre prédéterminé (HFF) sur la troisième connexion (60),
lors de la phase d‘implémentation (PI), le ou au moins l’un des filtres de calibrage (H_calib_SPK ; H_calib_FB ; H_calib_FF) étant implémenté sur l’une des première (50), deuxième (55) et troisième (60) connexions. - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la ou chaque sous-étape de détermination (114, 124, 134) comprend :
- un calcul d’une erreur fréquentielle (Err(f)) entre le signal reçu correspondant et un signal de référence prédéterminé,
- une détection d’extremum(s) (
- pour au moins un extremum détecté (
- un calcul d’une bande de fréquence (Bi) autour de l’extremum,
- une détermination d’un filtre unitaire paramétrable (Hi) en fonction de l’erreur fréquentielle (Err(f)) dans la bande de fréquence (Bi),
- une génération du filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calib_FB ; H_calib_FF) à partir du ou de chaque filtre unitaire paramétrable,
chaque filtre unitaire paramétrable (Hi) comportant de préférence les paramètres réglables suivants : une fréquence centrale (
de préférence, chaque filtre unitaire paramétrable (Hi) comportant en outre un type de filtre choisis dans un groupe consistant en : un filtre pic ou creux, un filtre passe-bas étagé, et un filtre passe-haut étagé. - Procédé selon la revendication 8, dans lequel pour chaque extremum détecté (
la borne inférieure (
la borne supérieure (
où
-
-
-
-
- - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif audio nomade (10) comprend au moins deux chaînes audio (CH1, CH2), chaque chaîne audio (CH1, CH2) comportant au moins un microphone nomade (20, 25) respectif et un haut-parleur nomade (15) respectif,
les étapes du procédé de calibrage étant itérées pour chaque chaîne audio (CH1, CH2). - Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions logicielles, qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre le procédé de calibrage selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- Système de calibrage (75) d’un dispositif audio nomade (10), tel qu’un casque ou une paire d’écouteur, le dispositif audio nomade (10) comprenant au moins un microphone nomade (20, 25), un haut-parleur nomade (15), le dispositif audio nomade (10) étant propre à être placé dans le système de calibrage (75),
le système de calibrage (75) comprenant un microphone de calibrage (80), un haut-parleur de calibrage (85), et un dispositif électronique de calibrage (95) propre à exécuter des instructions logicielles d’un produit programme d’ordinateur selon la revendication précédente.
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2022
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2023
- 2023-07-27 CN CN202310936874.7A patent/CN117528377A/zh active Pending
- 2023-08-02 EP EP23189296.9A patent/EP4319201A1/fr active Pending
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