WO2009077665A1 - Baladeur audio ou audio-video comprenant des moyens de capture d'un signal audio externe - Google Patents

Baladeur audio ou audio-video comprenant des moyens de capture d'un signal audio externe Download PDF

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WO2009077665A1
WO2009077665A1 PCT/FR2008/001352 FR2008001352W WO2009077665A1 WO 2009077665 A1 WO2009077665 A1 WO 2009077665A1 FR 2008001352 W FR2008001352 W FR 2008001352W WO 2009077665 A1 WO2009077665 A1 WO 2009077665A1
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WO
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signal
audio signal
external audio
listening
external
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Application number
PCT/FR2008/001352
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English (en)
Inventor
Anne Touchain
Original Assignee
Anne Touchain
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Publication date
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Priority claimed from FR0706830A external-priority patent/FR2921746B1/fr
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/32—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices the control being dependent upon ambient noise level or sound level

Definitions

  • the present invention relates to a portable device for listening to a musical signal, of the audio or audio-video player type, comprising at least one musical signal source, at least one external microphone providing an external audio signal, and means for routing the musical signal and / or the external audio signal to a listening means of this signal.
  • Both digital music players and MP3 players are designed to stream music from encoded digital files and have significant signal processing power.
  • the digital multimedia players recently appeared on the market also process video signals and are equipped with processors with an even higher processing power, which continues to increase for a lower cost price.
  • the present invention is based on the observation that the on-board signal processing means in digital music players, in particular multimedia players, lend themselves well to the integration of processing functions of an audio signal supplied by an external microphone, and this unlike helmets, ear cups and ear-mounted hearing aids which, because of their small size and the cost constraints that their marketing entails, can not be given powerful computing means at the risk of presenting a problem. prohibitive cost price and being unsaleable (in the case of peripheral objects or specialized objects).
  • Patent Application US2005 / 0090295 discloses a headset with a mobile phone microphone, equipped with a DSP processor and offering a "hearing aid" mode for the hearing impaired, in addition to a normal mode of operation, called “communication mode", where the headset is connected to the mobile phone by a radio link and allows to conduct a telephone conversation.
  • the microphone In the "communication” mode, the microphone is used in the normal way to capture the user's voice in order to conduct a telephone conversation.
  • the DSP changes the directivity of the microphone and uses it to pick up the voice of a person in front of the user.
  • the cost price of such a device is necessarily high and is a handicap for its marketing, being an accessory equipment. It is marketed as a Bluetooth headset under the reference “H3650” or “H100” “Gennum Hearphone” at a sale price of around $ 600 in 2007.
  • the application WO 2007/007916 as well as the application JP 2007-243493 each describe a portable device for listening to a musical signal, at least one external microphone providing an external audio signal, and means for mixing the musical signal and the signal. external audio signal when a particular sound event is identified in the external audio signal.
  • an embodiment of the invention relates to a portable device for listening to a musical signal, of the audio or audio video player type, comprising at least one source of the musical signal; at least one external microphone providing an external audio signal; means for routing the musical signal and / or the external audio signal to a means for listening to this signal, comprising means for mixing the musical signal and the external audio signal; means for applying to the external audio signal processing intended to facilitate the perception of external noises or sounds which may be useful for the security of the user or the communication with others, while preserving the auditory comfort of the latter; means for storing a parameter defining a mixing ratio of the musical signal and the external audio signal; and a forced mixed listening mode where both the musical signal and the processed external audio signal are unconditionally routed to the music signal listening means with the memorized mixing rate.
  • Signal processing to facilitate the perception of external sounds or sounds that may be useful for the safety of the user or communication with others, while preserving their hearing comfort, may concern the hearing impaired but also the non-suffering hearing loss.
  • a hearing aid a conventional hearing aid, a dedicated hearing aid or a headset equipped with a hearing aid function, such as that proposed by US2005 / 0090295.
  • the user must purchase additional equipment such as a magnetic loop. Otherwise, the ear is overloaded and receives headphones in addition to a prosthesis intra auricular or earloop.
  • a walkman-type device with the aforementioned features forms an original object that can be used to facilitate outdoor listening in difficult conditions.
  • students can use it to listen to a teacher in good conditions while they are at the bottom of a noisy amphitheater, thanks to a proper processing of the audio signal provided by the external microphone. A listening with microphones covering the two ears is then advised, in order to benefit the maximum from the advantages of the signal processing.
  • the user To communicate with others, the user must cut the sound of the device in question and often remove a listener. Handling and placement of ear-canal phones are delicate and relatively lengthy. It is particularly recognized that some earphones, such as ear-canal phones, provide high sound insulation that can be dangerous. Thanks to the mixing means of the musical signal and the external audio signal, the user can advantageously hear the external audio signal while listening to music.
  • the fact that the external audio signal is digitally processed greatly increases the listening comfort of the music while allowing the user to hear external sounds (voices, noises) to facilitate the perception of sound events that may be useful for sa5 security or necessary for communication with others.
  • the user may prefer external listening on listening to the musical signal, or vice versa, or on the contrary listen to both the musical signal and the external signal.
  • the device comprises means enabling the user to choose the mixing ratio of the musical signal and the external audio signal processed.
  • the means for applying a processing to the external audio signal are configurable and comprise several user selectable processing modes.
  • the means for applying a processing to the external audio signal comprise individually activatable processing modules.
  • the means for applying a processing to the external audio signal comprise at least one processing module chosen from the group comprising: a frequency filtering module, a processing module of the type "Noise Gaste" to suppress the noise present in the external audio signal, an equalization module, a physiological filtering module, a compression module, and a hearing aid module for the hearing impaired.
  • the device comprises means for memorizing parameters determining an operating mode of the device5 corresponding to the following options: an external listening mode where only the external audio signal processed is routed by means of listening to the musical signal , a internal listening mode where only the musical signal is routed by means of listening to the musical signal, and the forced mixed listening mode.
  • the device also comprises a dynamic mixed listening mode and means for analyzing the external audio signal in order to detect at least one sound event and, when the event is detected, to transfer by means of listens to the processed external audio signal to inform a user of the occurrence of the event.
  • the device comprises at least a first directional microphone for favoring the capture of certain sources of acoustic signals, at least a second directional or omnidirectional microphone for generally capturing ambient sounds or noises, and a configurable means for optionally selecting audio signals provided by either of the microphones, or simultaneously selecting multiple audio signals to provide a multi-channel external audio signal.
  • An embodiment of the invention also relates to a method of signal processing in a portable audio or audio video player device comprising at least one source of a musical signal, at least one external microphone providing an external audio signal, and means for conveying the musical signal and / or the external audio signal to a means for listening to this signal, comprising means for mixing the musical signal and the external audio signal, the method comprising a step of memorizing a parameter defining a mixing rate of the musical signal and the external audio signal, a step of processing the external audio signal to facilitate the perception of external noises or sounds that may be useful for the user's security or communication with others, while preserving the auditory comfort of the latter, a step of selecting a forced mixed mode where both the musical signal and the external audio signal are inconditional it is conveyed to the listening means and, in the forced mixed mode, a mixing step, with the memorized mixing rate, and routing to the listening means, the musical signal and the processed external audio signal.
  • the mixing ratio of the musical signal and the external audio signal is chosen by the user
  • the step of processing the external audio signal comprises a step of frequency filtering.
  • the step of processing the external audio signal comprises a "Noise Gate” type processing step intended to eliminate the noise present in the external audio signal.
  • the step of processing the external audio signal comprises an equalization step.
  • the step of processing the external audio signal comprises a physiological filtering step.
  • the step of processing the external audio signal comprises a compression step.
  • the step of processing the external audio signal comprises a hearing correction step for the hearing impaired.
  • the method includes a step of selecting a mode of processing the external audio signal and the musical signal from the following modes: an external listening mode where only the external audio signal is routed by means of listening to the musical signal, an internal listening mode where only the musical signal is routed by means of listening to the musical signal, and the forced mixed listening mode.
  • the method also comprises a step of selecting a dynamic mixed listening mode, and wherein the dynamic mixed mode comprises the steps of: analyzing the external audio signal in order to detect therein at least a certain sound event and, when an event is detected, transfer to the listening means the external audio signal to inform a user o the occurrence of the event.
  • FIG. 1 represents in the form of a block diagram an exemplary embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2A represents, in block diagram form, signal processing means present in the device in FIG.
  • FIG. 2B represents, in block diagram form, an embodiment of a processing function present in the means represented in FIG. 2A,
  • FIG. 3A is a flow chart showing configuration options of the device in connection with the listening of an external audio signal
  • FIG. 3B is a flow chart showing options for parameterizing the device in connection with the combined listening of the external audio signal and a musical signal in a forced mixed listening mode
  • FIG. 4 is a flow chart showing configuration options of the device in connection with the listening of the musical signal
  • FIG. 5 represents in block diagram form another embodiment of the processing function represented in FIG. 2B
  • FIG. 6 is a flowchart showing sound event detection steps by the processing function shown in FIG. 5;
  • FIG. 7 is a flowchart showing configuration options of the device in connection with the combined listening of the audio signal; external and a musical signal in a dynamic mixed listening mode.
  • the device 1 comprises an audio signal source 2 providing a musical signal AS1, a display 3, a keyboard 4 (which can include or be formed by a touch-sensitive area of the display 3), a power source 5, a digital signal processor or DSP 10 and a stage 20 for transferring the audio signal to a listening point.
  • the DSP processor 10 comprises a central unit or CPU 11, a program memory 12 A, a data memory 12B and various coded 13-1 to 13 -i for encoding or decoding the musical signal AS1 (coded MP3, AAC, PCM. . for example).
  • the device 1 is for example a multimedia player or a portable object incorporating a function of multimedia player (PDA, mobile phone, etc.).
  • the audio signal source 2 is for example an electronic memory, a hard disk containing audio files or audio-video files, a digital audio tuner or a combination of these elements.
  • the device 1 may also include video signal processing functions which are not shown here for the sake of simplicity.
  • the processor DSP applies to the signal AS1 a processing function SPF1 executed by a set of software and hardware means forming the resources of the processor DSP (program memory 12A, data memory 12B, coded, etc.).
  • SPF1 processing function
  • the SPF1 function is represented schematically by a block 14 in dashed lines in FIG. 1, having no precise hardware boundary within the device. This function can be complex and include various decoding functions of the signal AS 1 as well as other processing functions described below.
  • the device 1 is further equipped with one or more external microphones, here three microphones 30a, 30b, 30c.
  • a selection circuit 31 receives the signals provided by the microphones and selects one or more of these signals, while applying electrical processing (eg pre-amplification) if necessary to prepare for digitization.
  • Two microphones 30a, 30b are for example arranged on the front part of the device, for stereophonic capture of the external sounds, and a microphone 30c is arranged on the side or at the rear of the device 1.
  • one or more connectors for remote microphones can also be provided.
  • the audio signal from the microphones, or "external audio signal” is generally designated "AS2" but may be a multi-channel signal.
  • the signal AS2 is sent to ADC converters 32 of the DSP processor which transform it into a digital, monophonic or multi-channel signal according to the number of selected microphones.
  • ADC converters 32 of the DSP processor which transform it into a digital, monophonic or multi-channel signal according to the number of selected microphones.
  • AS2 will be used to designate the monophonic or multi-channel digital signal.
  • the processor DSP applies to the digitized external audio signal AS2 a processing function SPF2.
  • SPF2 processing function
  • the SPF2 function is represented in the form of a block in dashed lines because it involves various software resources of the DSP processor and does not present a precise hardware boundary within the processor.
  • the processor DSP also comprises a mixer 34 receiving as input signals AS1 and AS2 and providing a mixed audio signal AS3.
  • This mixer is here digital (software) and is represented in dashed lines, having no precise hardware limit within the processor.
  • the digital mixed signal AS3 is applied to the input of a digital-to-analog converter DAC 15, which provides an analog mixed signal AS3 designated by the same reference.
  • the transfer stage 20 may comprise an analog amplifier 21 controlled by the CPU, receiving the signal AS3 supplied by the converter DAC 15.
  • the amplifier 21 supplies an amplified signal to a stereo connector 22, for example of the phono jack or RCA type. / CINCH, for connecting to the device a wired passive headset 40 or any other means of listening, including earphones in-ear.
  • the amplifier 21 may conventionally comprise a volume limiter, for example a limiter at 105 dB provided by certain legislations.
  • the transfer stage 20 may also comprise a connector 23 for amplified active headphones 41 or any other amplified listening means, the connector 23 providing the unamplified analog signal AS3.
  • the stage 20 may also comprise a connector 24 for connecting to the device 1 a digital headset 41 ', a digital radio frequency transmitter for wireless hi-fi system or any other listening means accepting digital signals, the connector 24 providing for example the digital signal AS3 taken at the output of the mixer 34.
  • the stage 20 may also comprise a radio frequency transmitter 25, for example a Bluetooth transmitter, to provide the signal AS3 to a wireless headset 42 or any other listening means wireless.
  • a radio frequency transmitter 25 for example a Bluetooth transmitter
  • the signal AS3 only includes the signal AS2.
  • the signal AS3 comprises mixing the signals AS1, AS2 with a mix value chosen by the user.
  • the signal AS3 only includes the signal AS1.
  • the user can furthermore provide the CPU with parameters SETi for configuring the function SPF2, parameters SETj for selecting the microphones 30a, 30b, 30c and parameters SETk for configuring the function SPF1.
  • FIG. 2A represents an exemplary embodiment of the mixer 34.
  • the latter is shown schematically (in the case of a digital mixer) in the form of an adder 340 preceded by a gain amplifier 341 Gl 2 receiving the signal AS2 and a gain amplifier 342 GI 1 receiving the signal AS1.
  • the treatment function SPF2 applied to the signal AS2 before it is supplied to the mixer 34, is provided in order to preserve the hearing comfort of the user while allowing him to perceive external noises or sounds that can be heard. useful for his safety or communication with others.
  • FIG. 2B shows an exemplary embodiment of the processing function.
  • the SPF2 function here comprises several processing modules, here a filter module MD1, a module “Noise Gaste” MD2 (total suppression of external noise if it is below a certain threshold), an equalizer module MD3, a active noise canceling module MD4, a physiological filter module MD5, a first compression module MD6 or “compression A”, a second compression module MD7 or “compression B” specifically intended for the hearing impaired, and a selector module SELM.
  • the selector module SELM is represented here in the form of an electric diagram, for illustrative purposes.
  • the SELM module comprises in parallel a high pass filter 330 G22 gain and a low pass filter 331 G21 gain each having a cutoff frequency F2.
  • the gains G21, G22 are controlled by the CPU.
  • the outputs of the filters 330, 331 are sent to an adder 332 to reconstitute the signal AS2.
  • the frequency F2 is for example equal to 200 Hz.
  • the module SELM makes it possible, according to the parameterization of the device, to let only the sound information of a frequency greater than 200Hz, for the auditory comfort of the user.
  • the various modules MD1-MD7 are for example of the type called "snap-in" in the field of computing.
  • the device according to the invention may comprise only part of these modules.
  • the activation of a module may be exclusively under the control of the user or both under the control of the user and the CPU.
  • the filter module MD1 is activated and set at the factory (filtering frequencies and filtering gain) and can for example be used in the "Theater” and "City" modes, the setting may be different for each of these modes of use.
  • the MDl module can also be used as a selector module
  • SELM although the latter is represented here as a specific module.
  • Activation of the modules MD2, MD4, MD6, MD7 can be decided by the user but can also remain under the control of the CPU according to the mode of use of the device, the CPU being able to force the activation of a module if the mode of use chosen by the user requires the intervention of this module.
  • the activation of the MD3 and MD5 modules may be left under the exclusive control of the user who is offered a specific configuration menu. However, the CPU may temporarily disable these modules depending on the selected usage mode.
  • the MD6 module makes it possible to increase the compression ratio applied to the signal AS2 for a greater comfort of use, for example in the "Amphitheater" mode.
  • Activation of the MD7 hearing impaired module is preferably left to the discretion of the user.
  • the MD7 module transforms the device into a true hearing aid system for the hearing impaired and is therefore purely optional.
  • the MD7 module can perform other processing functions known per se and used in hearing aids.
  • the module MD7 can for example include a specific equalization function, which can replace the one performed by the MD3 module when the MD7 module is activated. It can then be expected that the activation of the MD7 module automatically deactivates the MD3 module. Similarly, it can be expected that the activation of the MD7 module automatically deactivates the MD6 module.
  • the processing function performed by the MD7 module is determined by a hearing care professional and the MD7 module is loaded into the device after its purchase, via a computer connection, the DSP processor being for example equipped a communication port l ia to customize the device 1.
  • the active noise canceling module MD4 unlike the MD2 module, requires the capture of an external sound to re-inject a signal in phase opposition. If the microphones 30a, 30b are turned on, the signal from the third microphone 30c can be used by the module MD4 to generate a noise / AS2 signal which largely suppresses the ambient noise picked up by the microphones 30a, 30b. In this case, a processing can be applied to the signal AS2 in order to highlight certain useful sound events, such as the voice for example, so that the mixing of the signal AS2 with the noise canceling signal / AS2 does not neutralize the perception of these signals. events.
  • the noise canceling module MD4 can thus be used to generate the noise / AS2 signal during the listening of the musical signal AS1, in the "listening of the musical signal only” mode, so that the user can listen to music without being disturbed by the ambient noise.
  • the signals / AS2 and AS1 are mixed without injecting the signal AS2 into the earphones.
  • An additional operating mode or "silent mode" may also be provided to use the device 1 as a noise canceling headset in combination with stereo headphones. This operating mode is identical to the previous one, but the AS1 musical signal is not transmitted to the user's ears. In this case, only the noise / AS2 signal is transmitted to the user.
  • the microphones 30a, 30b may be directional microphones, for example cardioids, and the microphone 30c may be an omnidirectional microphone.
  • a specific menu can be provided to allow the user to select one or two of these microphones in the "Forced Mixed Listening" or “External Listening” modes (SETj parameters).
  • Figure 3A represents options offered to the user in the mode
  • Figure 3B represents options offered by the "forced listening” mode and Figure 4 represents options offered by the "listening to the outside” mode. Only in the "music-only listening” mode, the AS2 external audio signal processing options are no longer active and the user is only offered the options for processing the SPFl function.
  • Figure 3A several categories of options relating respectively to:
  • the user also has access to settings of the SPF1 function shown in FIG.
  • Each operating mode corresponds to a specific preprogrammed parameterization for the processing of the external audio signal, corresponding to a specific parameterization of the processing modules MD1 and MD6 on the one hand and the modules MD2, MD3, MD4, MD5, MD7 on the other unless the user disables them.
  • Options for setting the SPF2 processing function can be accessed using the "custom” option but can also be bypassed by means of an "automatic” option.
  • Figure 3B shows the options offered by the "forced mixed monitoring” mode These options are identical to those offered by the "external listening” mode but the user is also proposed to determine the default mixing ratio, the G12 / G11 gain ratio, by choosing a mix value between 0 (inaudible AS2 external signal) and 10 (audible AS2 signal), so while listening to music, the user can continue to hear external sounds, at a low level and in a mildly uncomfortable treated form in terms of auditory comfort.
  • processing function SPF1 can itself be provided with various processing modules, for example an active noise canceling module MM1, an MM2 "Physiological filter” module and a module
  • a processing module for the hearing impaired MM4 can also be provided in the function SPF1, as shown in FIG. 4. Like the module MD7, it can be provided that the function executed by the module MM4 is determined and set by a hearing care professional then loaded into the device by means of a computer connection.
  • processing modules By providing for example directional microphones 30a, 30b (or software controlled directivity), students can use such a device to listen to a teacher in good conditions while they are at the bottom of a noisy amphitheater, including the treatment provided by the MD3, MD4, MD6 and SELM modules.
  • the device allows for external listening while listening to music. It allows you to hear the outside world and to break the acoustic isolation of the earphones, especially if earphones are used.
  • the processing modules MD2, MD3, MD4, MD5, MD7, or SELM, or part of them make it possible to process the external audio signal AS2 before mixing it with the musical signal AS 1, so as to preserve the auditory comfort of the user.
  • the "city” mode may favor the transmission of horns and sirens in a felted and pleasant form, but sufficient to warn the user of a danger.
  • the proximity voices may be preferred, so that the user can hear what a person close to him is saying.
  • the background noise can be suppressed and the voice is preferred, as well as sounds or noises with an abrupt acoustic front (horns, sirens, short snap .. .).
  • a person suffering from a hearing loss may use the device as a hearing aid for processing the external audio signal and / or the musical signal.
  • conventional hearing aids are only purchased by 20% of people with hearing loss.
  • 30% of people with hearing aids discontinue the use of hearing aids, presumably because of their stigmatizing and impractical nature.
  • the integration of the MD7 module into the device 1 opens up new perspectives for the hearing aid market.
  • the invention is based on the fact that an analysis of the external audio signal can make it possible to distinguish "useful" sound events within an acoustic "hubbub".
  • the detection of useful events can be based on various strategies and include several criteria, each criterion corresponding to a particular event or category of events. Criteria may possibly be crossed for a more precise detection.
  • a function of analyzing an external audio signal for the detection of useful events is embedded in the portable device.
  • a decision function is associated with the analysis function, in order to manage the actions to be performed after detection of a sound event.
  • the conditions of use of the device namely ambient acoustics, can be taken into account to refine the analysis and decision process.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the external audio signal processing function AS2, referred to herein as ADPF, which comes in place of the SPF2 function in FIG. 1.
  • the ADPF function includes the SPF2 function and comprises in addition the aforementioned analysis function and decision function, here designated AF and DF, respectively.
  • the AF analysis function receives the audio signal AS2, search in the signal
  • the decision function DF controls the processing function SPF2 as well as the numerical gains Gl 1 and Gl 2 defining the mixing ratio.
  • the external audio signal AS2 is not transmitted to the user's ears or is transmitted to him with a low mixing level, as long as an event has not been detected.
  • the gain Gl 2 of the mixer 34 is therefore zero or small in front of the gain G1.
  • the decision function DF modifies the mixing ratio G 12 / Gl 1 so that the user hears the audio signal external.
  • Figure 6 left-hand side, is a flow chart that schematically depicts the process of searching and detecting events by the AF function.
  • the AS2 signal is analyzed on a set of digitized samples forming the signal AS1.
  • Each set of samples forms an analysis window that is cyclically refreshed either slippery (replacing only a portion of the samples with new samples) or segmented (replacing all the samples in the window) as a function of the computing power of the DSP processor and the number of detection criteria.
  • the detection criteria used are, for example, the criteria CRl to
  • Loneliness is a psychoacoustic quantity that measures the intensity of sounds as perceived by humans.
  • the loudness is thus determined by a measurement of acoustic intensity to which a correction term is applied following a normalized loudness curve.
  • the loudness of stationary signals is determined in particular by DIN 45631 and ISO 532B.
  • Various methods of loudness measurement are known, in particular that recommended by the ISO 532 standard, by FFT (Fast Fourier Transform) or filtering, according to levels of third octave weighted by coefficients indicated in the standard.
  • the AF function calculates the loudness SNl in a frequency band F1-F2 and the loudness SN2 in a frequency band F3-F4, and then compares the two measurements.
  • the band F3-F4 is for example the band 200Hz-2KHz where manifests most sounds "useful" for the safety of the people or the communication (voices, horns, sirens, etc.).
  • a useful event is detected if the ratio SN2 / SN1 is greater than a threshold SNth, which can be chosen equal to 1.
  • CR2 Sound detection / impulse noise and detection of emergence of sounds or noises
  • the detection of noise by digital analysis is a known technique that can be implemented in various ways: FFT analysis of the captured signal and monitoring of its variations, detection acoustic energy fronts in determined frequency bands, overall measurement of instantaneous acoustic energy variations, etc. Depending on the type of event to be detected, such detection may be conducted over the entire audio spectrum, or in certain frequency bands. Frequencies higher than 5 KHz may not be taken into account in order to save computing power.
  • the detection of emergence is similar to the detection of impulse events and aims to identify practically the same acoustic events.
  • the appearance of a regular or recurrent noise (for example a beat) or a vocal signal (voice) results in an emergence of acoustic energy detected by the AF function, to which the AF function applies a temporal parameter d emergence to ward off slow, insignificant emergences.
  • CR3 Detection of a sudden drop in sound level Conversely, when sounds or noises emerge, a sudden fall in the acoustic level may form an acoustic event.
  • the AF function also defines a time parameter to distinguish between a slow level drop and a sudden level drop to be considered as an event or not.
  • Such detection makes it possible, for example, to detect the fall of the sound level in a train arriving at the station, this then triggering the listening of the external audio signal.
  • Key word recognition is based on conventional speech recognition methods used in the field of voice control.
  • the identification of key words can be done by prior memorization of word models, with or without self-learning, by the characterization of key words and the prediction of a detection algorithm for each key word characterized, or by a more detailed analysis. fine aiming the identification of phonemes including the consideration of generic models of rejection (ambient disturbing sounds not to be considered as components of a word).
  • Useful keywords related to security Or verbal communication can be defined and provided to the AF function, such as "attention!, "sorry!, “sir!, "madam!, etc.
  • CR5 Recognition of key sounds
  • a recognition of "key sounds" by the AF function can also be provided, to detect specific sound events with a warning function, such as horns, sirens (police, ambulance, firefighter), etc.
  • a warning function such as horns, sirens (police, ambulance, firefighter), etc.
  • Various sound models can be memorized or identified by means of a dedicated recognition algorithm.
  • the right part of FIG. 6 represents examples of decisions taken by the function DF in response to the validation of each criterion by the function AF (here resulting in the transition to 1 of the corresponding parameter CRi provided by the analysis function AF ).
  • the DF function carries out other actions related to the operating mode of the device and to the user-defined setting options.
  • FIG. 7 represents examples of adjustment options that can be offered to the user in the "dynamic mixed listening" mode.
  • the user also has access to the settings of the SPF1 function shown in FIG. 4 described above.
  • Options (i), (ii) and (iv) have also been described above.
  • Option (iii) distinguishes the "mixed dynamic listening" mode from other modes of operation.
  • the user is offered options relating to the detection of events, which includes on the one hand an automatic detection mode in which all the criteria are active and on the other hand a personalized mode in which the user can disable individually each of the criteria (ON / OFF).
  • the custom mode is for the experienced user and automatically switches to automatic mode after a certain period of time, as a precaution. Its prediction is of course not mandatory and is described here only as an example of the possibilities of exploitation of the device. For example, the user may wish to disable CRl (loudness measurement) if he has found, after consulting an event detection report provided by the processor DSP, that under certain conditions of use the rate of false detection because of this criterion is too high.
  • the user can also be proposed to determine the default mix ratio, the G12 / G11 gain ratio, by choosing a mix value between 0 (inaudible AS2 external signal) and 10 (audible AS2 signal). .
  • the user always hears, at low level, the external sounds, preferably in processed form, including in the absence of detection of sound event by the AF function.
  • An event detection only has the effect of substantially increasing the level of the signal AS2.
  • each criterion corresponds to the detection of a particular sound event or event category, so that a set decisions and only one is associated with each criterion. It is within the abilities of those skilled in the art to provide, in case of concomitance, to define priorities between criteria.
  • the function DF gives priority to the external audio signal AS2 for T1 seconds by decreasing the gain GI1 and adjusting the gain G1 to make the signal AS2 heard at a comfortable level.
  • the MD6 module compression A
  • the DF function activates the selector module SELM in order to cut the signals of frequency lower than F2 (here 200 Hz) present in the signal AS2.
  • F2 frequency lower than F2
  • the two gains are equal to 1, so that the signal AS2 is not filtered.
  • Criterion CR2 If the criterion CR2 is satisfied, the function DF again gives priority to the external audio signal AS2, here for T2 seconds, decreasing the gain GI1 and adjusting the gain G1 to make the signal AS2 heard at a comfortable level.
  • the MD6 module (A compression) is activated, in order to offer a better listening outside by reducing the dynamics.
  • the SELM selector module is not activated because criterion CR2 does not make it possible to know in which frequency band the event occurred (except if a cross-check with another criterion makes it possible to deduce it).
  • the function DF again gives priority to the external audio signal AS2, for T3 seconds, always decreasing the gain GI l and adjusting the gain Gl 2 to make the AS2 signal heard at a comfortable level, taking into account that the average sound level dropped.
  • the MD6 module is activated. The module
  • SELM is not activated.
  • the other processing modules are applied to the signal
  • the DF function again gives priority to the external audio signal AS2 by activating the speech mode here (see Fig. 7) and adjusting as previously the gains GI 1, Gl 2.
  • the module MD6 (compression A) is activated.
  • the selector module SELM is activated, in order to favor the voice.
  • the other processing modules MD2, MD3, MD4, MD5, MD7 also process the signal AS2 if the user has not deactivated them.
  • the DF function gives priority to the external audio signal AS2 for T5 seconds by decreasing the gain G1 and adjusting the gain G1 to make the external signal AS2 heard at a comfortable level.
  • the module MD6 compression A
  • the module SELM is activated or not depending on the type of sound detected key, and the frequency band in which the key sound has the maximum acoustic energy.
  • activation of the MD7 module may result in the deactivation of the MD5 module.
  • the activation of the module MD7 can also cause the deactivation of the module MD3 if a specific equalization function is executed by the module MD7.
  • the mixing level in the "mixed dynamic listening" mode in the absence of sound event detection essentially depends on the choice made by the user. Since the gain G 1 can be chosen by default equal to 0, the external signal AS 1 may not be transmitted at all in the earphones or the headphones.
  • the criteria CR1 to CR5 of the AF analysis function can be plug-in components and updates of these components can be provided via the communication interface. DSP processor, as well as the addition of new criteria, through a corresponding update of the DF decision function.
  • FIG. 1 Although there is shown diagrammatically in FIG. 1 a single DSP processor, it will be clear here to those skilled in the art that several processors can be provided in the device 1, in particular a specific DSP for executing the DSP function. AF analysis and the DF decision function, or a specific processor to process the ADPF function as a whole, regardless of the SPF1 function.
  • the analysis function AF can be simplified to the maximum, for example by retaining only a limited number of criteria, for example the criterion CRl, to cover a large number of situations where the user must be informed of the occurrence of an external sound event.
  • the SPF2 treatment function can be simplified by retaining for example only the SELM selector module, which alone can ensure a certain auditory comfort by removing a low frequency region where are generally unpleasant sounds and little Useful for security or voice communication.
  • the mixing of the digital signals AS 1 and AS 2 could be done after conversion of these signals into analog signals, either after the DAC converter 15 in FIG. 1 (a multi-channel analog-to-digital converter would then be used).
  • Embodiments of a device according to the invention do not only concern audio or audio-video players strictly speaking but also portable devices including a function of a player for the reproduction of a musical signal or an audio signal.
  • video including PDA (Personal Data Assistant) or mobile phones including a walkman function (MP3 playback, radio tuner, etc.).
  • walkman function MP3 playback, radio tuner, etc.

Landscapes

  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif portable (1) pour l'écoute d'un signal musical (AS1), comprenant au moins une source (2) du signal musical, au moins un microphone extérieur (30a) fournissant un signal audio externe (AS2), et des moyens (15, 20, 34) pour acheminer le signal musical et/ou le signal audio externe vers un moyen d'écoute (22, 23, 24, 25, 40, 41, 42) de ce signal, comprenant des moyens de mélange (34) du signal musical (AS1) et du signal audio externe. Le dispositif comprend également des moyens (DSP1, 33, MD1-MD7, SELM) pour appliquer au signal audio externe (AS2) un traitement (SPF2) prévu pour faciliter la perception de bruits ou de sons extérieurs pouvant être utiles à la sécurité de l'utilisateur ou à la communication avec autrui, tout en préservant le confort auditif de celui- ci, des moyens de mémorisation d'un paramètre (SETi) définissant un taux de mélange (G12/G11) du signal musical et du signal audio externe, et un mode d'écoute mixte forcée où à la fois le signal musical et le signal audio externe traité sont inconditionnellement acheminés au moyen d'écoute du signal musical avec le taux de mélange mémorisé.

Description

BALADEUR AUDIO OU AUDIO- VIDEO COMPRENANT DES MOYENS DE CAPTURE DUN SIGNAL AUDIO EXTERNE
La présente invention concerne un dispositif portable pour l'écoute d'un signal musical, de type baladeur audio ou audio-vidéo, comprenant au moins une source de signal musical, au moins un microphone extérieur fournissant un signal audio externe, et des moyens pour acheminer le signal musical et/ou le signal audio externe vers un moyen d'écoute de ce signal.
Les baladeurs numériques comme les lecteurs MP3 sont conçus pour diffuser de la musique à partir de fichiers numériques codés et présentent une puissance de traitement de signal non négligeable. Les baladeurs numériques multimédia apparus récemment sur le marché traitent en outre les signaux vidéo et sont équipés de processeurs ayant une puissance de traitement encore plus élevée, qui ne cesse de s'accroître pour un prix de revient de plus en plus bas.
Ainsi, depuis l'apparition des premiers dispositifs numériques portables capables d'exécuter des algorithmes de traitement de signal, la puissance de calcul des microprocesseurs, des microcontrôleurs et des DSP (processeurs spécialisés dans le traitement du signal numérique) a considérablement évoluée. Certains DSP disponibles dans le commerce ont une puissance de calcul surprenante et sont capables de traiter des flux de donnés importants. Les baladeurs numériques deviennent de véritables plateformes informatiques sur lesquelles peuvent être greffés divers logiciels (par exemple le micrologiciel libre Rockbox). Par ailleurs, les algorithmes de traitement de signal numérique et notamment de traitement de signal audio numérique se banalisent de plus en plus, tels que les algorithmes de filtrage en fréquence (coupe bande, passe bande, passe bande multiple,...), les algorithmes "Noise Gâte" ("porte à bruits" supprimant le bruit de fond se trouvant en dessous d'un certain seuil), les algorithmes d'égalisation, de filtrage physiologique, de compression (pour malentendants notamment).
La présente invention se fonde sur la constatation que les moyens de traitement de signal embarqués dans les baladeurs numériques, notamment les baladeurs multimédia, se prêtent bien à l'intégration de fonctions de traitement d'un signal audio fourni par un microphone extérieur, et ce contrairement aux casques, aux oreillettes et aux prothèses auditives à placer au niveau des oreilles qui, du fait de leur faible taille et des contraintes de coût que leur commercialisation implique, ne peuvent pas recevoir des moyens de calcul puissants au risque de présenter un prix de revient rédhibitoire et d'être invendables (s'agissant d'objets périphériques ou d'objets spécialisés).
C'est ainsi que les aides auditives classiques sous forme de casque ou d'oreillette ne sont achetées, contre toute attente, que par 20% des personnes souffrant de déficience auditive. De plus, les audioprothésistes estiment que 30% des personnes appareillées abandonnent l'usage des prothèses auditives, vraisemblablement en raison de leur caractère stigmatisant et peu pratique.
La demande de brevet US2005/0090295 décrit un casque avec microphone pour téléphone mobile, équipé d'un processeur DSP et offrant un mode "aide auditive" destiné aux malentendants, en sus d'un mode normal de fonctionnement, appelé "mode communication", où le casque est relié au téléphone mobile par une liaison radio et permet de conduire une conversation téléphonique. Dans le mode "communication", le microphone est utilisé de façon normale pour capter la voix de l'utilisateur afin de conduire une conversation téléphonique. Dans le mode "aide auditive" le DSP modifie la directivité du microphone et l'utilise pour capter la voix d'une personne se trouvant en face de l'utilisateur. Le prix de revient d'un tel dispositif est nécessairement élevé et constitue un handicap pour sa commercialisation, s'agissant d'un équipement accessoire. On le trouve commercialisé sous forme d'oreillette Bluetooth sous la référence "H3650" ou "HlOO" "Gennum Hearphone" à un prix vente de l'ordre de 600 $ en 2007.
La demande WO 2007/007916 ainsi que la demande JP 2007-243493 décrivent chacune un dispositif portable pour l'écoute d'un signal musical, au moins un microphone extérieur fournissant un signal audio externe, et des moyens de mélange du signal musical et du signal audio externe lorsqu'un événement sonore particulier est identifié dans le signal audio externe.
La présente invention propose au contraire d'intégrer, dans un dispositif portable de type baladeur qui est déjà, en raison de sa nature même, équipé de puissants moyens de traitement de signal, une fonction d'écoute extérieure avec traitement de signal. Plus particulièrement, un mode de réalisation de l'invention concerne un dispositif portable pour l'écoute d'un signal musical, de type baladeur audio ou audiovidéo, comprenant au moins une source du signal musical; au moins un microphone extérieur fournissant un signal audio externe; des moyens pour acheminer le signal musical et/ou le signal audio externe vers un moyen d'écoute de ce signal, comprenant des moyens de mélange du signal musical et du signal audio externe; des moyens pour appliquer au signal audio externe un traitement prévu pour faciliter la perception de bruits ou de sons extérieurs pouvant être utiles à la sécurité de l'utilisateur ou à la communication avec autrui, tout en préservant le confort auditif de celui-ci; des moyens de mémorisation d'un paramètre définissant un taux de mélange du signal musical et du signal audio externe; et un mode d'écoute mixte forcée où à la fois le signal musical et le signal audio externe traité sont inconditionnellement acheminés au moyen d'écoute du signal musical avec le taux de mélange mémorisé.
Le traitement de signal visant à faciliter la perception de bruits ou de sons extérieurs pouvant être utiles à la sécurité de l'utilisateur ou à la communication avec autrui, tout en préservant son confort auditif, peut concerner les malentendants mais également les personnes ne souffrant pas de déficience auditive.
Il peut être noté que les utilisateurs de type malentendant auront moins de réticences à acheter un baladeur numérique d'un coût plus élevé qu'un baladeur conventionnel du fait qu'une fonction d'aide auditive y est intégrée, que d'acheter, en sus d'un baladeur conventionnel, une aide auditive dédiée ou un casque équipé d'une fonction d'aide auditive, tel que celui proposé par US2005/0090295. De plus, pour utiliser conjointement un appareil auditif et un baladeur, l'utilisateur doit acheter un équipement supplémentaire comme une boucle magnétique. Sinon, l'oreille se trouve surchargée et reçoit des écouteurs en sus d'une prothèse intra auriculaire ou en contour d'oreille. En ce qui concerne les utilisateurs n'ayant pas de déficience auditive, un dispositif de type baladeur offrant les fonctionnalités susmentionnées forme un objet original qui peut être utilisé pour faciliter l'écoute extérieure dans des conditions difficiles. Des étudiants peuvent par exemple l'utiliser pour écouter un professeur dans de bonnes conditions alors qu'ils se trouvent au fond d'un amphithéâtre bruyant, grâce à un traitement adéquat du signal audio fourni par le microphone extérieur. Une écoute avec des microphones couvrant les deux oreilles est alors conseillée, afin de bénéficier au maximum des avantages du traitement du signal.
Mais il existe également un avantage important à intégrer une fonction d'écoute extérieure avec traitement de signal dans un dispositif de type baladeur. Écouter de la musique au moyen d'écouteurs couvrant les deux oreilles isole l'utilisateur du monde extérieur rendant ainsi impossible la communication verbale avec autrui ou la perception des bruits extérieurs. Or, la perception des bruits extérieurs peut être nécessaire à la sécurité de l'utilisateur, notamment si celui-ci se trouve en milieu potentiellement dangereux (ville, bord de route en campagne, chantier, etc.). Pouvoir entendre autrui peut être également nécessaire pour diverses raisons y compris des raisons de sécurité. Par exemple, une personne utilisant un baladeur MP3 dans un autocar, un train, un métro ou une voiture est soumise à un bruit ambiant très élevé pouvant dépasser les 70 dB. Une telle personne a tendance à augmenter le niveau sonore de son baladeur et s'isole encore plus du monde extérieur. Pour communiquer avec 5 autrui, l'utilisateur doit couper le son de l'appareil en question et souvent enlever un écouteur. La manipulation et la mise en place des écouteurs intra auriculaires sont délicates et relativement longues. Il est tout particulièrement admis que certains écouteurs, notamment les écouteurs intra-auriculaires, procurent une isolation acoustique élevée pouvant être dangereuse. Grâce aux moyens de mélange du signal0 musical et du signal audio externe, l'utilisateur peut avantageusement entendre le signal audio externe tout en écoutant de la musique. Le fait que le signal audio externe soit traité numériquement augmente considérablement le confort d'écoute de la musique tout en permettant à l'utilisateur d'entendre des sons extérieurs (voix, bruits) pour faciliter la perception d'événements sonores pouvant être utiles à sa5 sécurité ou nécessaires à la communication avec autrui. L'utilisateur peut privilégier l'écoute extérieure sur l'écoute du signal musical, ou vice-versa, ou au contraire écouter à la fois le signal musical et le signal extérieur.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend des moyens permettant à l'utilisateur de choisir le taux de mélange du signal musical et du signal audio externe o traité.
Selon un mode de réalisation, les moyens pour appliquer un traitement au signal audio externe sont configurables et comprennent plusieurs modes de traitement sélectionnables par l'utilisateur.
Selon un mode de réalisation, les moyens pour appliquer un traitement au5 signal audio externe comprennent des modules de traitement activables individuellement.
Selon un mode de réalisation, les moyens pour appliquer un traitement au signal audio externe comprennent au moins un module de traitement choisi dans le groupe comprenant : un module de filtrage en fréquence, un module de traitement de o type "Noise Gâte" pour supprimer le bruit présent dans le signal audio externe, un module d'égalisation, un module de filtrage physiologique, un module de compression, et un module de correction auditive pour malentendant.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend des moyens de mémorisation de paramètres déterminant un mode de fonctionnement du dispositif5 correspondant aux options suivantes : un mode d'écoute externe où seulement le signal audio externe traité est acheminé au moyen d'écoute du signal musical, un mode d'écoute interne où seulement le signal musical est acheminé au moyen d'écoute du signal musical, et le mode d'écoute mixte forcée.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend également un mode d'écoute mixte dynamique et des moyens pour analyser le signal audio externe afin d'y détecter au moins un événement sonore et, lorsque l'événement est détecté, transférer au moyen d'écoute le signal audio externe traité afin d'informer un utilisateur de la survenance de l'événement.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins un premier microphone directif pour privilégier la capture de certaines sources de signaux acoustiques, au moins un second microphone peu directif ou omnidirectionnel pour capter globalement des sons ou des bruits ambiants, et un moyen configurable pour sélectionner discrétionnairement des signaux audio fournis par l'un ou l'autre des microphones, ou sélectionner simultanément plusieurs signaux audio afin de fournir un signal audio externe à plusieurs voies. Un mode de réalisation de l'invention concerne également un procédé de traitement de signal dans un dispositif portable de type baladeur audio ou audiovidéo comprenant au moins une source d'un signal musical, au moins un microphone extérieur fournissant un signal audio externe, et des moyens pour acheminer le signal musical et/ou le signal audio externe vers un moyen d'écoute de ce signal, comprenant des moyens de mélange du signal musical et du signal audio externe, le procédé comprenant une étape de mémorisation d'un paramètre définissant un taux de mélange du signal musical et du signal audio externe, une étape de traitement du signal audio externe pour faciliter la perception de bruits ou de sons extérieurs pouvant être utiles à la sécurité de l'utilisateur ou à la communication avec autrui, tout en préservant le confort auditif de celui-ci, une étape de sélection d'un mode mixte forcé où à la fois le signal musical et le signal audio externe sont inconditionnellement acheminés au moyen d'écoute et, dans le mode mixte forcé, une étape de mélange, avec le taux de mélange mémorisé, et d'acheminement au moyen d'écoute, du signal musical et du signal audio externe traité. Selon un mode de réalisation, le taux de mélange du signal musical et du signal audio externe est choisi par l'utilisateur.
Selon un mode de réalisation,- l'étape de traitement du signal audio externe comprend une étape de filtrage en fréquence.
Selon un mode de réalisation, l'étape de traitement du signal audio externe comprend une étape de traitement de type "Noise Gâte" visant à supprimer le bruit présent dans le signal audio externe. Selon un mode de réalisation, l'étape de traitement du signal audio externe comprend une étape d'égalisation.
Selon un mode de réalisation, l'étape de traitement du signal audio externe comprend une étape de filtrage physiologique.
5 Selon un mode de réalisation, l'étape de traitement du signal audio externe comprend une étape de compression.
Selon un mode de réalisation, l'étape de traitement du signal audio externe comprend une étape de correction auditive pour malentendant.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de sélection0 d'un mode de traitement du signal audio externe et du signal musical parmi les modes suivants : un mode d'écoute externe où seulement le signal audio externe est acheminé au moyen d'écoute du signal musical, un mode d'écoute interne où seulement le signal musical est acheminé au moyen d'écoute du signal musical, et le mode d'écoute mixte forcée. 5 Selon un mode de réalisation, le procédé comprend également une étape de sélection d'un mode d'écoute mixte dynamique, et dans lequel le mode mixte dynamique comprend les étapes consistant à : analyser le signal audio externe afin d'y détecter au moins un événement sonore déterminé et, lorsqu'un événement est détecté, transférer au moyen d'écoute le signal audio externe afin d'informer un o utilisateur de la survenance de l'événement.
Un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention sera décrit dans ce qui suit à titre non limitatif, en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
- la figure 1 représente sous forme de schéma bloc un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, 5 - la figure 2A représente sous forme de schéma bloc des moyens de traitement de signal présents dans le dispositif en figure 1,
- la figure 2B représente sous forme de schéma bloc un mode de réalisation d'une fonction de traitement présente dans les moyens représentés en figure 2A,
- la figure 3 A est un organigramme représentant des options de paramétrage du o dispositif en relation avec l'écoute d'un signal audio externe,
- la figure 3 B est un organigramme représentant des options de paramétrage du dispositif en relation avec l'écoute combinée du signal audio externe et d'un signal musical dans un mode d'écoute mixte forcée,
- la figure 4 est un organigramme représentant des options de paramétrage du 5 dispositif en relation avec l'écoute du signal musical, - la figure 5 représente sous forme de schéma bloc un autre mode de réalisation de la fonction de traitement représentée en figure 2B,
- la figure 6 est un organigramme représentant des étapes de détection d'événements sonores par la fonction de traitement représentée en figure 5, - la figure 7 est un organigramme représentant des options de paramétrage du dispositif en relation avec l'écoute combinée du signal audio externe et d'un signal musical dans un mode d'écoute mixte dynamique.
Un exemple de réalisation d'un dispositif portable 1 selon l'invention est représenté sur la figure 1. Le dispositif 1 comprend une source de signal audio 2 fournissant un signal musical ASl, un afficheur 3, un clavier 4 (pouvant comprendre ou être formé par une zone tactile de l'afficheur 3), une source d'alimentation électrique 5, un processeur de signal numérique ou DSP 10 et un étage 20 de transfert du signal audio vers un point d'écoute. Le processeur DSP 10 comprend une unité centrale ou CPU 11, une mémoire programme 12 A, une mémoire de données 12B et divers codées 13-1 à 13 -i pour coder ou décoder le signal musical ASl (codées MP3, AAC, PCM... par exemple).
Le dispositif 1 est par exemple un baladeur multimédia ou un objet portatif incorporant une fonction de baladeur multimédia (PDA, téléphone mobile, etc.). La source de signal audio 2 est par exemple une mémoire électronique, un disque dur contenant des fichiers audio ou des fichiers audio-vidéo, un tuner audio numérique ou une combinaison de ces éléments. Le dispositif 1 peut également comprendre des fonctions de traitement d'un signal vidéo qui ne sont pas représentées ici dans un souci de simplicité.
Le processeur DSP applique au signal ASl une fonction de traitement SPFl exécutée par un ensemble de moyens logiciels et matériels formant les ressources du processeur DSP (mémoire programme 12A, mémoire de données 12B, codées...). La fonction SPFl est représentée schématiquement par un bloc 14 en traits pointillés sur la figure 1, n'ayant pas de frontière matérielle précise au sein du dispositif. Cette fonction peut être complexe et comprendre diverses fonctions de décodage du signal AS 1 ainsi que d'autres fonctions de traitement décrites plus loin.
Le dispositif 1 est en outre équipé d'un ou de plusieurs microphones extérieurs, ici trois microphones 30a, 30b, 30c. Un circuit de sélection 31 reçoit les signaux fournis par les microphones et sélectionne l'un de ces signaux ou plusieurs de ces signaux, tout en leur appliquant si nécessaire un traitement électrique (par exemple une préamplification) afin de préparer leur numérisation. Deux microphones 30a, 30b sont par exemple agencés sur la partie avant du dispositif, pour une capture stéréophonique des sons externes, et un microphone 30c est agencé sur le côté ou à l'arrière du dispositif 1. Alternativement, ou en complément, un ou plusieurs connecteurs pour microphones déportés peuvent également être prévus. Le signal audio issu des microphones, ou "signal audio externe", est désigné globalement "AS2" mais peut être un signal à plusieurs voies. Le signal AS2 est envoyé à des convertisseurs ADC 32 du processeur DSP qui le transforment en signal numérique, monophonique ou à plusieurs voies selon le nombre de microphones sélectionnés. Dans un souci de simplicité, la même référence AS2 sera utilisée pour désigner le signal numérique monophonique ou à plusieurs voies.
Conformément à l'invention, le processeur DSP applique au signal audio externe numérisé AS2 une fonction de traitement SPF2. A l'instar de la fonction SPFl, la fonction SPF2 est représentée sous la forme d'un bloc en traits pointillés car elle fait intervenir diverses ressources logicielles du processeur DSP et ne présente pas de frontière matérielle précise au sein du processeur.
Le processeur DSP comporte également un mélangeur 34 recevant en entrée les signaux ASl et AS2 et fournissant un signal audio mélangé AS3. Ce mélangeur est ici numérique (logiciel) et est représenté en traits pointillés, n'ayant pas de limite matérielle précise au sein du processeur. Le signal mélangé numérique AS3 est appliqué à l'entrée d'un convertisseur numérique- analogique DAC 15, qui fournit un signal mélangé analogique AS3 désigné par la même référence. L'étage de transfert 20 peut comprendre un amplificateur analogique 21 contrôlé par le CPU, recevant le signal AS3 fourni par le convertisseur DAC 15. L'amplificateur 21 fournit un signal amplifié à un connecteur stéréo 22, par exemple de type jack phono ou RCA/CINCH, permettant de connecter au dispositif un casque passif filaire 40 ou tout autre moyen d'écoute, notamment des écouteurs intra- auriculaires. L'amplificateur 21 peut comprendre classiquement un limiteur de volume, par exemple un limiteur à 105dB prévu par certaines législations. L'étage de transfert 20 peut également comprendre un connecteur 23 pour casque actif amplifié 41 ou tout autre moyen d'écoute amplifié, le connecteur 23 fournissant le signal analogique AS3 non amplifié. L'étage 20 peut également comprendre un connecteur 24 pour connecter au dispositif 1 un casque numérique 41', un transmetteur numérique radiofréquence pour chaîne hi-fi sans fil ou tout autre moyen d'écoute acceptant des signaux numériques, le connecteur 24 fournissant par exemple le signal numérique AS3 prélevé à la sortie du mélangeur 34. Enfin, l'étage 20 peut aussi comprendre un transmetteur radiofréquence 25, par exemple un transmetteur Bluetooth, pour fournir le signal AS3 à un casque sans fil 42 ou tout autre moyen d'écoute sans fil. Afin d'illustrer les diverses possibilités d'utilisation du dispositif 1, il est prévu ici les modes de fonctionnement suivants, sélectionnables par l'utilisateur :
- "écoute extérieure",
- "écoute mixte forcée", et - "écoute signal musical uniquement".
Dans le mode "écoute extérieure", le signal AS3 ne comprend que le signal AS2. Dans le mode "écoute mixte forcée" le signal AS3 comprend le mélange des signaux ASl, AS2 avec une valeur de mélange choisie par l'utilisateur. Dans le mode "écoute signal musical uniquement" le signal AS3 ne comprend que le signal ASl . L'utilisateur peut par ailleurs fournir au CPU des paramètres SETi de configuration de la fonction SPF2, des paramètres SETj de sélection des microphones 30a, 30b, 30c et des paramètres SETk de configuration de la fonction SPFl.
La figure 2A représente un exemple de réalisation du mélangeur 34. Ce dernier est représenté schématiquement (s'agissant d'un mélangeur numérique) sous la forme d'un additionneur 340 précédé d'un amplificateur 341 de gain Gl 2 recevant le signal AS2 et d'un amplificateur 342 de gain GI l recevant le signal ASl. Le signal AS3 peut donc s'écrire sous la forme AS3= G12*AS2+ G11*AS1 et présente ainsi un taux de mélange G 12/Gl 1 des signaux AS2 et ASl .
La fonction de traitement SPF2, appliquée au signal AS2 avant que celui-ci ne soit fourni au mélangeur 34, est prévue dans le but de préserver le confort auditif de l'utilisateur tout en lui permettant de percevoir des bruits ou des sons extérieurs pouvant être utiles à sa sécurité ou à la communication avec autrui.
La figure 2B représente un exemple de réalisation de la fonction de traitement. La fonction SPF2 comprend ici plusieurs modules de traitement, ici un module de filtrage MDl, un module "Noise Gâte" MD2 (suppression totale du bruit extérieur si celui-ci est en dessous d'un certain seuil), un module égaliseur MD3, un module antibruit actif MD4, un module de filtre physiologique MD5, un premier module de compression MD6 ou "compression A", un second module de compression MD7 ou "compression B" spécifiquement prévu pour les malentendants, et un module sélecteur SELM. Bien que mis en œuvre numériquement au moyen d'un algorithme, le module sélecteur SELM est représenté ici sous forme de schéma électrique, dans un but illustratif. Le module SELM comprend en parallèle un filtre passe haut 330 de gain G22 et un filtre passe bas 331 de gain G21 ayant chacun une fréquence de coupure F2. Les gains G21, G22 sont contrôlés par le CPU. Les sorties des filtres 330, 331 sont envoyées dans un additionneur 332 pour reconstituer le signal AS2. La fréquence F2 est par exemple égale à 200 Hz. Le module SELM permet, en fonction du paramétrage du dispositif, de ne laisser passer que les informations sonores d'une fréquence supérieure à 200Hz, pour le confort auditif de l'utilisateur.
Les divers modules MD1-MD7 sont par exemple du type appelé "composant logiciel enfichable" dans le domaine de l'informatique. Ainsi, le dispositif selon l'invention, selon son prix de vente et sa puissance de calcul, peut ne comprendre qu'une partie de ces modules. Par ailleurs, selon le module concerné, l'activation d'un module peut être exclusivement sous le contrôle de l'utilisateur ou à la fois sous le contrôle de l'utilisateur et du CPU.
Pour une utilisation optimale et automatique de ces divers modules de traitement, il est prévu différents modes d'utilisation du dispositif, par exemple, à titre non limitatif :
- un mode "Polyvalent",
- un mode "Voiture",
- un mode "Parole", - un mode "Ville",
- un mode "Nature",
- un mode "Amphithéâtre".
Le module de filtrage MDl est activé et paramétré en usine (fréquences de filtrage et gain du filtrage) et peut par exemple utilisé dans les modes "Amphithéâtre" et "Ville", le paramétrage pouvant être différent pour chacun de ces modes d'utilisation. Le module MDl peut également être utilisé comme module sélecteur
SELM, bien que ce dernier soit représenté ici comme un module spécifique.
L'activation des modules MD2, MD4, MD6, MD7 peut être décidée par l'utilisateur mais peut aussi rester sous le contrôle du CPU en fonction du mode d'utilisation du dispositif, le CPU pouvant forcer l'activation d'un module si le mode d'utilisation choisi par l'utilisateur nécessite l'intervention de ce module.
L'activation des modules MD3 et MD5 peut être laissée sous le contrôle exclusif de l'utilisateur qui se voit proposer un menu de configuration spécifique. Toutefois, le CPU peut désactiver temporairement ces modules en fonction du mode d'utilisation sélectionné. Le module MD6 permet d'augmenter le taux de compression appliqué au signal AS2 pour un plus grand confort d'utilisation, par exemple dans le mode "Amphithéâtre".
L'activation du module pour malentendant MD7 est de préférence laissée à la discrétion de l'utilisateur. Le module MD7 permet de transformer le dispositif en un véritable système d'aide auditive pour malentendants et est donc purement optionnel.
En sus de la compression du signal, le module MD7 peut exécuter d'autres fonctions de traitement en soi connues et utilisées dans les prothèses auditives. Le module MD7 peut par exemple comprendre une fonction d'égalisation spécifique, qui peut remplacer celle exécutée par le module MD3 lorsque le module MD7 est activé. Il peut alors être prévu que l'activation du module MD7 désactive automatiquement le module MD3. De même, il peut être prévu que l'activation du module MD7 désactive automatiquement le module MD6.
Dans un mode de réalisation, la fonction de traitement exécutée par le module MD7 est déterminée par un audioprothésiste et le module MD7 est chargé dans le dispositif après son achat, par l'intermédiaire d'une connexion informatique, le processeur DSP étant par exemple doté d'un port de communication l ia permettant de personnaliser le dispositif 1.
Le module antibruit actif MD4, à la différence du module MD2, nécessite de capter un son externe pour y réinjecter un signal en opposition de phase. Si les microphones 30a, 30b sont activés, le signal issu du troisième microphone 30c peut être utilisé par le module MD4 pour générer un signal antibruit /AS2 qui supprime en grande partie le bruit ambiant capté par les microphones 30a, 30b. Dans ce cas, un traitement peut être appliqué au signal AS2 afin de mettre en valeur certains événements sonores utiles, tels que la voix par exemple, de manière que le mélange du signal AS2 avec le signal antibruit /AS2 ne neutralise pas la perception de ces événements. Le module antibruit MD4 peut ainsi être utilisé pour générer le signal antibruit /AS2 pendant l'écoute du signal musical ASl, dans le mode "écoute du signal musical uniquement", afin que l'utilisateur puisse écouter de la musique sans être gêné par le bruit ambiant. Dans ce cas, les signaux /AS2 et ASl sont mélangés sans injection du signal AS2 dans les écouteurs. Un mode de fonctionnement supplémentaire ou "mode silence" peut également être prévu pour utiliser le dispositif 1 comme un casque antibruit en combinaison avec des écouteurs stéréo. Ce mode de fonctionnement est identique au précédent mais le signal musical ASl n'est pas transmis aux oreilles de l'utilisateur. Dans ce cas, seul le signal antibruit /AS2 est transmis à l'utilisateur. Les microphones 30a, 30b peuvent être des microphones directifs, par exemple cardioïdes, et le microphone 30c être un microphone omnidirectionnel. Un menu spécifique peut être prévu pour permettre à l'utilisateur de sélectionner un ou deux de ces microphones dans les modes "écoute mixte forcée" ou "écoute extérieure" (paramètres SETj). La figure 3 A représente des options offertes à l'utilisateur dans le mode
"écoute extérieure", la figure 3B représente des options offertes par le mode "écoute mixte forcée" et la figure 4 représente des options offertes par le mode "écoute du signal musical uniquement". Dans le mode "écoute du signal musical uniquement", les options de traitement du signal audio externe AS2 ne sont plus actives et l'utilisateur se voit seulement proposer les options de traitement de la fonction SPFl. On distingue sur la figure 3A plusieurs catégories d'options se rapportant respectivement :
- au mode de fonctionnement du dispositif portable ("écoute extérieure", "écoute mixte forcée", "écoute signal musical uniquement"),
- au mode d'utilisation du dispositif portable ("Polyvalent", "Voiture", "Parole", "Ville", "Nature", "Amphithéâtre"), - au paramétrage de la fonction de traitement SPF2, en supposant ici que tous les composants logiciels enfichables soient présents dans le dispositif.
L'utilisateur a également accès à des réglages de la fonction SPFl représentés sur la figure 4.
A chaque mode d'utilisation correspond un paramétrage spécifique préprogrammé pour le traitement du signal audio externe, correspondant à un paramétrage spécifique des modules de traitement MDl et MD6 d'une part et des modules MD2, MD3, MD4, MD5, MD7 d'autre part, sauf si l'utilisateur désactive ces derniers. Les options relatives au paramétrage de la fonction de traitement SPF2 sont accessibles au moyen de l'option "personnalisé" mais peuvent aussi être contournées au moyen d'une option "automatique". En sélectionnant l'option "personnalisé" l'utilisateur peut activer ou désactiver individuellement les modules "Noise Gâte" MD2, "Compression B" MD7, "filtre physiologique" MD5, "antibruit actif MD4 et peut aussi entrer dans un menu de configuration du module égaliseur MD3 (non représenté). La figure 3B représente les options offertes par le mode "écoute mixte forcée". Ces options sont identiques à celles offertes par le mode "écoute extérieure" mais l'utilisateur se voit en outre proposer de déterminer le taux de mélange par défaut, soit le rapport des gains G12/G11, en choisissant une valeur de mélange comprise entre 0 (signal externe AS2 inaudible) et 10 (signal AS2 audible). Ainsi, tout en écoutant de la musique, l'utilisateur peut continuer à entendre les sons extérieurs, à faible niveau et sous une forme traitée peu gênante en termes de confort auditif.
Enfin, dans le mode "écoute du signal musical uniquement", toutes les options de traitement du signal AS2 sont inactives et l'utilisateur se voit seulement proposer les options de traitement de la fonction SPFl, illustrées sur la figure 4. Ces options sont également offertes dans les autres modes, y compris dans le mode "écoute extérieure", afin que l'utilisateur puisse paramétrer le dispositif à son goût en une seule opération. On distingue des fonctions classiques d'égalisation préprogrammées telles que "Rock", "Jazz", "Classique", "Parole", ainsi qu'un mode "Personnalisé" donnant accès à des réglages fins (non représentés).
En sus de fonctions de décodage du signal ASl, la fonction de traitement SPFl peut elle-même être pourvue de divers modules de traitement, par exemple un module MMl "Antibruit actif, un module MM2 "Filtre Physiologique" et un module
MM3 "Égalisation". Des options d'activation de ces modules peuvent alors être proposées à l'utilisateur, comme représenté sur la figure 4.
Un module de traitement pour malentendant MM4 peut également être prévu dans la fonction SPFl, comme cela apparaît sur la figure 4. A l'instar du module MD7, il peut être prévu que la fonction exécutée par le module MM4 soit déterminée et réglée par un audioprothésiste puis chargée dans le dispositif au moyen d'une connexion informatique.
Le dispositif portable 1 utilisé comme baladeur numérique dans le mode "écoute extérieure", ou, optionnellement, le mode "écoute mixte forcée", forme un objet original et innovant, pouvant être utilisé pour favoriser l'écoute extérieure dans des conditions difficiles grâce aux modules de traitement. En prévoyant par exemple des microphones directifs 30a, 30b (ou à directivité contrôlée par logiciel), des étudiants peuvent utiliser un tel dispositif pour écouter un professeur dans de bonnes conditions alors qu'ils se trouvent au fond d'un amphithéâtre bruyant, notamment grâce au traitement assuré par les modules MD3, MD4, MD6 et SELM.
Dans le mode "écoute mixte forcée" le dispositif permet l'écoute extérieure tout en écoutant de la musique. Il permet ainsi d'entendre le monde extérieur et de rompre l'isolement acoustique des écouteurs, notamment si des écouteurs intra- auriculaires sont utilisés. Dans ce cas, les modules de traitement MD2, MD3, MD4, MD5, MD7, SELM, ou une partie de ceux-ci, permettent de traiter le signal audio externe AS2 avant de le mélanger au signal musical AS 1 , de manière à préserver le confort auditif de l'utilisateur. Par exemple, le mode "ville" peut privilégier la transmission des klaxons et sirènes sous une forme feutrée et agréable, mais suffisante pour avertir l'utilisateur d'un danger. Dans le mode "parole", les voix de proximité peuvent être privilégiées, afin que l'utilisateur puisse entendre ce que lui dit une personne se trouvant proche de lui. Dans le mode "voiture" (utilisable également dans un autocar, dans un train) le bruit de fond peut être supprimé et la voix être privilégiée, ainsi que les sons ou bruits présentant un front acoustique abrupt (klaxons, sirènes, claquement brefs...).
D'autres modes d'utilisation spécifique peuvent être prévus par l'homme de l'art, par exemple le mode "silence" évoqué plus haut, ou un mode "avion" où le module antibruit actif MD4 est activé, tout en permettant à l'utilisateur d'entendre ce que lui dit une personne assise à côté de lui.
De même, une personne souffrant d'une déficience auditive peut utiliser le dispositif en tant qu'aide auditive permettant de traiter le signal audio externe et/ou le signal musical. Comme on l'a indiqué plus haut, les aides auditives classiques ne sont achetées que par 20% des personnes souffrant de déficience auditive. De plus, 30% des personnes appareillées abandonnent l'usage des prothèses auditives, vraisemblablement en raison de leur caractère stigmatisant et peu pratique. L'intégration du module MD7 dans le dispositif 1 ouvre donc de nouvelles perspectives au marché des aides auditives.
On décrira maintenant un mode de réalisation du dispositif portable 1 dans lequel ce dernier est capable de réagir à des événements sonores.
L'invention se fonde ici sur le fait qu'une analyse du signal audio externe peut permettre de distinguer des événements sonores "utiles" au sein d'un "brouhaha" acoustique. La détection d'événements utiles peut reposer sur diverses stratégies et comprendre plusieurs critères, chaque critère correspondant à un événement particulier ou une catégorie d'événements. Des critères peuvent éventuellement être croisés pour une détection plus précise.
Ainsi, dans ce mode de réalisation de l'invention, une fonction d'analyse d'un signal audio externe pour la détection d'événements utiles est embarquée dans le dispositif portable. Une fonction de décision est associée à la fonction d'analyse, afin de gérer les actions à conduire après détection d'un événement sonore. Les conditions d'utilisation du dispositif, à savoir l'acoustique ambiante, peuvent être prises en compte pour affiner le processus d'analyse et de décision. La figure 5 représente un exemple de réalisation de la fonction de traitement du signal audio externe AS2, désignée ici ADPF, qui vient en lieu et place de la fonction SPF2 sur la figure 1. En réalité, la fonction ADPF inclut la fonction SPF2 et comprend en outre la fonction d'analyse et la fonction de décision précitées, désignées ici AF et DF, respectivement. La fonction d'analyse AF reçoit le signal audio AS2, recherche dans le signal
AS2 les événements sonores déterminés, et fournit à la fonction de décision DF le résultat de cette analyse, ici sous forme de paramètres CRi correspondant chacun à un critère de détection d'un événement. La fonction de décision DF contrôle ici la fonction de traitement SPF2 ainsi que les gains numériques Gl 1 et Gl 2 définissant le taux de mélange.
En sus des trois modes de fonctionnement "écoute extérieure", "écoute mixte forcée" et "écoute signal musical uniquement, il est prévu ici un mode de fonctionnement "écoute mixte dynamique" et les fonctions d'analyse AF et de décision DF jouent un rôle actif dans ce mode de fonctionnement. Notamment, les modules MD1-MD7 et SELM (fig. 2B) de la fonction SPF2 sont sous le contrôle de la fonction de décision DF tant que le dispositif est dans le mode "écoute mixte dynamique".
Dans ce mode de fonctionnement, le signal audio externe AS2 n'est pas transmis aux oreilles de l'utilisateur ou ne lui est transmis qu'avec un niveau de mélange faible, tant qu'un événement n'a pas été détecté. Le gain Gl 2 du mélangeur 34 est donc nul ou petit devant le gain Gl 1. Lorsqu'un événement sonore est détecté, la fonction de décision DF modifie le taux de mélange G 12/Gl 1 afin que l'utilisateur entende le signal audio externe.
La figure 6, partie gauche, est un organigramme qui décrit schématiquement le processus de recherche et de détection d'événement par la fonction AF. L'analyse du signal AS2 est conduite sur un ensemble d'échantillons numérisés formant le signal ASl. Chaque ensemble d'échantillons forme une fenêtre d'analyse qui est rafraîchie cycliquement soit de façon glissante (remplacement d'une partie seulement des échantillons par des nouveaux échantillons) soit de façon segmentée (remplacement de tous les échantillons de la fenêtre) en fonction de la puissance de calcul du processeur DSP et du nombre de critères de détection. Les critères de détection mis en œuvre sont par exemple les critères CRl à
CR5 suivants :
CRl : Sonie(Fl-F2) > sonie(F3-F4)
La sonie est une grandeur psychoacoustique qui permet de mesurer l'intensité des sons telle qu'elle est perçue par l'être humain. La sonie est ainsi déterminée par une mesure d'intensité acoustique à laquelle est appliqué un terme correcteur suivant une courbe de sonie normalisée. La sonie de signaux stationnaires est notamment déterminée par les normes DIN 45631 et ISO 532B. Diverses méthodes de mesure de sonie sont connues, notamment celle préconisée par la norme ISO 532, par FFT (Transformée de Fourier Rapide) ou filtrage, suivant des niveaux de tiers d'octave pondérés par des coefficients indiqués dans la norme.
Ainsi, pour la détection d'un événement utile, la fonction AF calcule la sonie SNl dans une bande de fréquence F1-F2 et la sonie SN2 dans une bande de fréquence F3-F4, puis compare les deux mesures. La bande F3-F4 est par exemple la bande 200Hz-2KHz où se manifeste la plupart des sons "utiles" pour la sécurité des personnes ou la communication (voix, klaxons, sirènes, etc.). La bande F1-F2 est par exemple la bande 20Hz-200Hz (dans ce cas F2=F3) où se manifestent les bruits assimilables à du bruit de fond non "utile". Un événement utile est détecté si le rapport SN2/SN1 est supérieur à un seuil SNth, qui peut être choisi égal à 1.
CR2 : Détection de son/bruit impulsionnel et détection d'émergence de sons ou de bruits La détection de bruit par analyse numérique est une technique connue pouvant être mise en œuvre de diverses manières : analyse FFT du signal capté et surveillance de ses variations, détection de fronts d'énergie acoustique dans des bandes de fréquences déterminées, mesure globale des variations d'énergie acoustique instantanée, etc. Selon le type d'événement à détecter, une telle détection peut être conduite sur l'ensemble du spectre audio, ou dans des bandes de fréquences déterminées. Les fréquences supérieures à 5 KHz peuvent ne pas être prises en compte afin d'économiser de la puissance de calcul.
D'autre part, la détection d'émergence s'apparente à la détection d'événements impulsionnels et vise à identifier pratiquement les mêmes événements acoustiques. L'apparition d'un bruit régulier ou récurent (par exemple un battement) ou d'un signal vocal (voix) se traduit par une émergence d'énergie acoustique détectée par la fonction AF, à laquelle la fonction AF applique un paramètre temporel d'émergence pour écarter les émergences lentes non significatives.
CR3 : Détection d'une chute brutale de niveau acoustique Inversement à l'émergence de sons ou de bruits, une chute brutale du niveau acoustique peut former un événement acoustique. La fonction AF définit également un paramètre temporel permettant de distinguer une chute de niveau lente et une chute de niveau brutale devant être considérée comme un événement ou non.
Une telle détection permet par exemple de détecter la chute du niveau sonore dans un train arrivant en gare, ceci déclenchant alors l'écoute du signal audio externe
AS2 pour permettre au voyageur d'entendre le monde extérieur et notamment des messages pouvant être diffusés dans le train.
CR4 : Reconnaissance de mots clefs
La reconnaissance de mots clefs est basée sur les méthodes classiques de reconnaissance vocale utilisées dans le domaine de la commande vocale.
L'identification de mots clefs peut être faite par mémorisation préalable de modèles de mots, avec ou sans auto-apprentissage, par la caractérisation des mots clefs et la prévision d'un algorithme de détection pour chaque mot clef caractérisé, ou par une analyse plus fine visant l'identification de phonèmes incluant la prise en compte de modèles génériques de rejet (sons perturbateurs ambiants ne devant pas être considérés comme des composantes d'un mot). Des mots clefs utiles liés à la sécurité ou à la communication verbale peuvent être définis et fournis à la fonction AF, tels que "attention !", "pardon !", "monsieur !", "madame !", etc. CR5 : Reconnaissance de sons clefs
Une reconnaissance de "sons clefs" par la fonction AF peut également être prévue, pour détecter des événements sonores spécifiques ayant une fonction d'avertissement, tels que des klaxons, sirènes (de police, d'ambulance, de pompier), etc. Divers modèles de sons peuvent être mémorisés ou être identifiés au moyen d'un algorithme de reconnaissance dédié.
La partie droite de la figure 6 représente des exemples de décisions prises par la fonction DF en réponse à la validation de chaque critère par la fonction AF (se traduisant ici par le passage à 1 du paramètre correspondant CRi fourni par la fonction d'analyse AF). Outre des actions sur le gain G12/G11, la fonction DF conduit d'autres actions liées au mode de fonctionnement du dispositif et à des options de paramétrage offertes à l'utilisateur. Avant de décrire la partie droite de la figure 6, on se référera ainsi préalablement à la figure 7 qui représente des exemples d'options de réglage pouvant être offertes à l'utilisateur dans le mode "écoute mixte dynamique". On distingue plusieurs catégories d'options se rapportant respectivement : i) au mode de fonctionnement du dispositif portable, ii) au mode d'utilisation du dispositif portable, iii) à la détection d'événements par la fonction AF, et iv) au paramétrage de la fonction de traitement SPF2, en supposant ici que tous les composants logiciels enfichables soient présents dans le dispositif.
L'utilisateur a également accès aux réglages de la fonction SPFl représentée sur la figure 4 décrite plus haut. Les options (i), (ii) et (iv) ont également été décrites plus haut. L'option (iii) distingue le mode "écoute mixte dynamique" des autres modes de fonctionnement. Ainsi, l'utilisateur se voit proposer des options relatives à la détection des événements parmi lesquelles figure d'une part un mode de détection automatique dans lequel tous les critères sont actifs et d'autre part un mode personnalisé dans lequel l'utilisateur peut désactiver individuellement chacun des critères (ON/OFF).
Le mode personnalisé est destiné à l'utilisateur expérimenté et bascule automatiquement sur le mode automatique après un certain laps de temps, à titre de précaution. Sa prévision n'est bien entendu aucunement obligatoire et n'est décrite ici qu'à titre d'exemple des possibilités d'exploitation du dispositif. Par exemple, l'utilisateur peut souhaiter désactiver le critère CRl (mesure de sonie) s'il a constaté, après avoir consulté un rapport de détection d'événements fourni par le processeur DSP, que dans certaines conditions d'utilisation le taux de fausse détection en raison de ce critère est trop élevé.
Enfin, l'utilisateur peut aussi se voir proposer de déterminer le taux de mélange par défaut, soit le rapport des gains G12/G11, en choisissant une valeur de mélange comprise entre 0 (signal externe AS2 inaudible) et 10 (signal AS2 audible). Dans ce cas, l'utilisateur entend toujours, à faible niveau, les sons extérieurs, de préférence sous forme traitée, y compris en l'absence de détection d'événement sonore par la fonction AF. Une détection d'événement a seulement pour effet d'augmenter sensiblement le niveau du signal AS2. On se référera maintenant à la figure 6, partie droite, où des exemples de décisions prises par la fonction DF en réponse à la détection d'événements sonores sont représentés. Dans un souci de simplicité, on ne décrira pas ici des exemples de recoupement de critères et l'on considérera que chaque critère correspondant à la détection d'un événement sonore déterminé ou d'une catégorie d'événements, de sorte qu'un ensemble de décisions et un seul est associé à chaque critère. Il est à la portée de l'homme de l'art de prévoir, en cas de concomitance, de définir des priorités entre critères. Par exemple si une détection de mot clef (CR4=1) intervient simultanément à une augmentation significative de la sonie (CRl=I), alors l'événement détecté est l'événement "détection de mot clef lié au critère CR4 plutôt qu'un événement lié au critère CRl (qui correspond certes à un événement utile mais non identifié dans sa nature exacte). Ainsi, la partie droite de la figure 6 illustre les actions prises lorsque chaque critère est satisfait isolément. Dans chaque cas, le module MD7 pour malentendant (compression B) peut être activé après détection d'un événement, si l'option a été activée ("ON") dans le menu de configuration (Fig. 7). Critère CRl
Si le critère CRl est satisfait, la fonction DF donne la priorité au signal audio externe AS2 pendant Tl secondes en diminuant le gain GI l et en ajustant le gain Gl 2 pour faire entendre le signal AS2 à un niveau confortable. Le module MD6 (compression A) est activé afin que l'utilisateur puisse détecter des événements de plus faible intensité (cette compression pouvant être cumulée avec la compression B si le module MD7 est activé). La fonction DF active le module sélecteur SELM afin de couper les signaux de fréquence inférieure à F2 (ici 200 Hz) présents dans le signal AS2. Lorsque le module SELM est activé, le gain G22 est par exemple égal à 1 et le gain G21 égal à 0 (Fig. 2A). Lorsque le module est désactivé les deux gains sont égaux à 1 , de sorte que le signal AS2 n'est pas filtré. Critère CR2 Si le critère CR2 est satisfait, la fonction DF donne de nouveau la priorité au signal audio externe AS2, ici pendant T2 secondes, en diminuant le gain GI l et en ajustant le gain Gl 2 pour faire entendre le signal AS2 à un niveau confortable. Le module MD6 (compression A) est activé, afin d'offrir une meilleure écoute extérieure en réduisant la dynamique. Le module sélecteur SELM n'est pas activé car le critère CR2 ne permet pas de savoir dans quelle bande de fréquence l'événement s'est produit (sauf si un recoupement avec un autre critère permet de le déduire).
Critère CR3
Ici la fonction DF donne de nouveau la priorité au signal audio externe AS2, pendant T3 secondes, toujours en diminuant le gain GI l et en ajustant le gain Gl 2 pour faire entendre le signal AS2 à un niveau confortable en tenant compte du fait que le niveau acoustique moyen a chuté. Le module MD6 est activé. Le module
SELM n'est pas activé. Les autres modules de traitement sont appliqués au signal
AS2 en fonction du mode d'utilisation sélectionné et s'ils n'ont pas été désactivés par l'utilisateur.
Critère CR4
La fonction DF donne de nouveau la priorité au signal audio externe AS2 en activant ici le mode Parole (Cf. fig. 7) et en ajustant comme précédemment les gains GI l, Gl 2. Le module MD6 (compression A) est activé. Le module sélecteur SELM est activé, afin de privilégier la voix. Les autres modules de traitement MD2, MD3, MD4, MD5, MD7 assurent également le traitement du signal AS2 si l'utilisateur ne les a pas désactivés.
Critère CR5
La fonction DF donne la priorité au signal audio externe AS2, pendant T5 secondes en diminuant le gain Gl 1 et en ajustant le gain Gl 2 pour faire entendre le signal extérieur AS2 à un niveau confortable. Le module MD6 (compression A) est activé et le module SELM est activé ou non en fonction du type de son clef détecté, et la bande de fréquence dans laquelle le son clef présente l'énergie acoustique maximale. II sera de nouveau noté que l'activation du module MD7 peut entraîner la désactivation du module MD5. De même l'activation du module MD7 peut également entraîner la désactivation du module MD3 si une fonction d'égalisation spécifique est exécutée par le module MD7. Par ailleurs le niveau de mélange dans le mode "écoute mixte dynamique" en l'absence de détection d'événement sonore dépend essentiellement du choix fait par l'utilisateur. Le gain Gl 2 pouvant être choisi par défaut égal à 0, le signal ASl externe peut n'être pas du tout transmis dans les écouteurs ou le casque. A l'instar des modules de traitement MD1-MD7, les critères CRl à CR5 de la fonction d'analyse AF peuvent être des composants logiciels enfichables et des mises à jour de ces composants peuvent être prévues via l'interface de communication l ia du processeur DSP, ainsi que l'ajout de nouveaux critères, moyennant une mise à jour correspondante de la fonction de décision DF.
Bien que l'on ait représenté schématiquement sur la figure 1 un seul processeur DSP, il apparaîtra ici clairement à l'homme de l'art que plusieurs processeurs peuvent être prévus dans le dispositif 1, notamment un DSP spécifique pour exécuter la fonction d'analyse AF et la fonction de décision DF, ou un processeur spécifique pour traiter la fonction ADPF dans son ensemble, indépendamment de la fonction SPFl.
Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention est susceptible de diverses autres variantes de réalisation. Le mode de réalisation décrit dans ce qui précède ne constitue qu'un exemple d'implémentation de l'invention. Notamment, s'il est souhaité de mettre en œuvre l'invention dans un dispositif de prix de revient minimal, la fonction d'analyse AF peut être simplifiée au maximum en ne conservant par exemple qu'un nombre de critères limité, par exemple le critère CRl, permettant de couvrir un grand nombre de situations où l'utilisateur doit être informé de la survenance d'un événement sonore extérieur. De même, la fonction de traitement SPF2 peut être simplifiée en ne conservant par exemple que le module sélecteur SELM, permettant à lui seul d'assurer un certain confort auditif en supprimant une région de basse fréquence où se trouvent généralement des sons peu agréables et peu utiles pour la sécurité ou la communication vocale.
Également, il sera noté que le mélange des signaux numériques AS 1 et AS2 pourrait être fait après conversion de ces signaux en signaux analogiques, soit après le convertisseur DAC 15 en figure 1 (un convertisseur analogique-numérique à plusieurs voies serait alors utilisé).
Des modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention ne concernent pas uniquement les baladeurs audio ou audio-vidéo stricto sensu mais également des dispositifs portables incluant une fonction de baladeur pour la reproduction d'un signal musical voire d'un signal audio-vidéo, notamment des PDA (Assistant de Données Personnel) ou des téléphones mobiles incluant une fonction de baladeur (lecture MP3, tuner radio, etc.). De tels dispositifs portables sont considérés dans la présente demande et dans les revendications comme étant de type baladeur et entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif portable (1) pour l'écoute d'un signal musical (ASl), de type baladeur audio ou audio-vidéo, comprenant :
- au moins une source (2) du signal musical (ASl),
- au moins un microphone extérieur (30a) fournissant un signal audio externe (AS2), 5 et
- des moyens (15, 20, 34) pour acheminer le signal musical (ASl) et/ou le signal audio externe (AS2) vers un moyen d'écoute (22, 23, 24, 25, 40, 41, 42) de ce signal, comprenant des moyens de mélange (34) du signal musical (ASl) et du signal audio externe (AS2), 0 caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens (DSPl, 33, MD1-MD7, SELM) pour appliquer au signal audio externe (AS2) un traitement (SPF2) prévu pour faciliter la perception de bruits ou de sons extérieurs pouvant être utiles à la sécurité de l'utilisateur ou à la communication avec autrui, tout en préservant le confort auditif de celui-ci, 5 - des moyens de mémorisation d'un paramètre (SETi) définissant un taux de mélange
(G 12/Gl 1) du signal musical (ASl) et du signal audio externe (AS2), et
- un mode d'écoute mixte forcée où à la fois le signal musical et le signal audio externe traité sont inconditionnellement acheminés au moyen d'écoute du signal musical avec le taux de mélange mémorisé (G12/G11). 0
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant des moyens permettant à l'utilisateur de choisir le taux de mélange (G12/G11) du signal musical (ASl) et du signal audio externe traité (AS2). 5
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les moyens pour appliquer un traitement au signal audio externe (AS2) sont configurables et comprennent plusieurs modes de traitement sélectionnables par l'utilisateur.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens pour o appliquer un traitement au signal audio externe (AS2) comprennent des modules de traitement (MD1-MD7, SELM) activables individuellement.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens pour appliquer un traitement au signal audio externe (AS2) comprennent au moins un5 module de traitement (MD1-MD7, SELM) choisi dans le groupe comprenant : - un module de filtrage en fréquence (MDl, SELM),
- un module de traitement de type "Noise Gâte" (MD2) pour supprimer le bruit présent dans le signal audio externe,
- un module d'égalisation (MD3), - un module de filtrage physiologique (MD5),
- un module de compression (MD6),
- un module de correction auditive pour malentendant (MD7).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant des moyens de mémorisation de paramètres (SETi, SETj, SETk) déterminant un mode de fonctionnement du dispositif correspondant aux options suivantes :
- un mode d'écoute externe où seulement le signal audio externe traité est acheminé au moyen d'écoute du signal musical,
- un mode d'écoute interne où seulement le signal musical est acheminé au moyen d'écoute du signal musical, et
- le mode d'écoute mixte forcée.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant également un mode d'écoute mixte dynamique et des moyens (AF, DF) pour : - analyser le signal audio externe (AS2) afin d'y détecter au moins un événement sonore, et
- lorsque l'événement est détecté, transférer au moyen d'écoute le signal audio externe traité (AS2) afin d'informer un utilisateur de la survenance de l'événement.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant :
- au moins un premier microphone directif (30a, 30b) pour privilégier la capture de certaines sources de signaux acoustiques,
- au moins un second microphone peu directif ou omnidirectionnel pour capter globalement des sons ou des bruits ambiants, et - un moyen configurable (31) pour sélectionner discrétionnairement des signaux audio fournis par l'un ou l'autre des microphones, ou sélectionner simultanément plusieurs signaux audio afin de fournir un signal audio externe à plusieurs voies.
9. Procédé de traitement de signal dans un dispositif portable (1) de type baladeur audio ou audio-vidéo comprenant au moins une source (2) d'un signal musical (ASl), au moins un microphone extérieur (30a) fournissant un signal audio externe (AS2), et des moyens (15, 20, 34) pour acheminer le signal musical (ASl) et/ou le signal audio externe (AS2) vers un moyen d'écoute (22, 23, 24, 25, 40, 41, 42) de ce signal, comprenant des moyens de mélange (34) du signal musical (AS 1 ) et du signal audio externe (AS2), caractérisé en ce qu'il comprend :
5 - une étape de mémorisation d'un paramètre (SETi) définissant un taux de mélange (G 12/Gl 1) du signal musical (ASl) et du signal audio externe (AS2),
- une étape de traitement du signal audio externe (AS2) pour faciliter la perception de bruits ou de sons extérieurs pouvant être utiles à la sécurité de l'utilisateur ou à la communication avec autrui, tout en préservant le confort auditif de celui-ci, 0 - une étape de sélection d'un mode mixte forcé où à la fois le signal musical (ASl) et le signal audio externe (AS2) sont inconditionnellement acheminés au moyen d'écoute, et
- dans le mode mixte forcé, une étape de mélange, avec le taux de mélange mémorisé (G12/G11), et d'acheminement au moyen d'écoute, du signal musical (ASl) et du5 signal audio externe traité (AS2).
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le taux de mélange (G12/G11) du signal musical (ASl) et du signal audio externe (AS2) est choisi par l'utilisateur. 0
11. Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel l'étape de traitement du signal audio externe (AS2) comprend une étape de filtrage en fréquence. 5
12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel l'étape de traitement du signal audio externe (AS2) comprend une étape de traitement de type "Noise Gâte" visant à supprimer le bruit présent dans le signal audio externe.
13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, dans lequel l'étape de o traitement du signal audio externe (AS2) comprend une étape d'égalisation.
14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel l'étape de traitement du signal audio externe (AS2) comprend une étape de filtrage physiologique. 5
15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 14, dans lequel l'étape de traitement du signal audio externe (AS2) comprend une étape de compression.
16. Procédé selon l'une des revendications 9 à 15, dans lequel l'étape de traitement du signal audio externe (AS2) comprend une étape de correction auditive pour malentendant.
17. Procédé selon l'une des revendications 9 à 16, comprenant une étape de sélection d'un mode de traitement du signal audio externe et du signal musical parmi les modes suivants :
- un mode d'écoute externe où seulement le signal audio externe est acheminé au moyen d'écoute du signal musical,
- un mode d'écoute interne où seulement le signal musical est acheminé au moyen d'écoute du signal musical, et
- le mode d'écoute mixte forcée.
18. Procédé selon la revendication 17, comprenant également une étape de sélection d'un mode d'écoute mixte dynamique, et dans lequel le mode mixte dynamique comprend les étapes (AF, DF) consistant à :
- analyser le signal audio externe (AS2) afin d'y détecter au moins un événement sonore déterminé, et - lorsqu'un événement est détecté, transférer au moyen d'écoute le signal audio externe (AS2) afin d'informer un utilisateur de la survenance de l'événement.
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