WO2010029247A1 - Low-distortion noise cancellation - Google Patents

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WO2010029247A1
WO2010029247A1 PCT/FR2009/051670 FR2009051670W WO2010029247A1 WO 2010029247 A1 WO2010029247 A1 WO 2010029247A1 FR 2009051670 W FR2009051670 W FR 2009051670W WO 2010029247 A1 WO2010029247 A1 WO 2010029247A1
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Ludovick Lepauloux
Claude Marro
Pascal Scalart
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France Telecom
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Abstract

The invention relates to a signal processing, in a backward structure including at least first (W21) and second (W21) filters arranged between a main path (V1) conveying a first signal (Xp(z)) and a reference path (V2) conveying a second signal (Xp(z)), for reducing in the first signal (Xp(z)) the noise estimated in the second signal (Xr(z)). At least a first adaptive filtering calculation (W1) is applied based on a difference estimated from the first and second signals taken upstream from the first and second filters in said main and reference paths. The first filtering calculation is then imposed to one (W21) of the first and second filters for updating.

Description

Annulation de bruit à faible distorsion Low distortion noise cancellation
La présente invention concerne le traitement d'un signal sonore, notamment après son acquisition.The present invention relates to the processing of a sound signal, especially after its acquisition.
Un problème caractéristique de la prise de son concerne l'environnement acoustique dans lequel est placé un microphone de prise de son qui, par exemple, peut être intégré à un téléphone. En raison de l'impossibilité de maîtriser complètement cet environnement, un signal perturbateur (qualifié de « bruit ») est présent au sein du signal d'observation, comportant le signal réellement utile. Afin d'améliorer la qualité du signal éventuellement transmis au correspondant distant, d'accroître son intelligibilité et de réduire la fatigue du correspondant, il s'avère important de développer des traitements de réduction de bruit dont le but consiste à extraire l'information utile en effectuant un traitement sur le signal d'observation bruité. En plus d'applications de communication parlée, l'amélioration de la qualité du signal de parole s'avère également nécessaire pour la reconnaissance vocale, dont les performances sont fortement altérées lorsque l'utilisateur est dans un environnement bruyant.A typical problem of sound recording concerns the acoustic environment in which a sound pick-up microphone is placed which, for example, can be integrated into a telephone. Due to the impossibility of completely controlling this environment, a disturbing signal (referred to as "noise") is present within the observation signal, including the really useful signal. In order to improve the quality of the signal possibly transmitted to the remote party, to increase its intelligibility and to reduce the correspondent's fatigue, it is important to develop noise reduction processes whose purpose is to extract useful information. by performing a treatment on the noisy observation signal. In addition to speech communication applications, the improvement of the speech signal quality is also necessary for voice recognition, the performance of which is greatly altered when the user is in a noisy environment.
Afin de traiter ce problème, des solutions ont déjà été étudiées et appliquées, comme les algorithmes adaptatifs (par exemple à « gradient stochastique », à LMS (moindres carrés) ou RMS (moindres carrés récursifs), ou autre). Dans ces derniers algorithmes, on cherche à produire une estimée des réponses impulsionnelles reliant les sources de bruits et de paroles aux moyens de prise de son (constitués de plusieurs capteurs) afin de soustraire au mieux les signaux perturbateurs du signal de parole utile. Pour ce faire, des filtres adaptatifs pilotés par des pas d'adaptation, le plus souvent variables, sont mis en œuvre. Le contrôle de ces pas est délicat car il faut autoriser l'adaptation du filtre avec un fort taux d'apprentissage uniquement durant les phases de bruit seul, et réduire celui-ci, voir l'annuler, dès que le locuteur local est actif, afin de limiter les distorsions introduites lors de la convergence des filtres. Cependant, ce phénomène n'est pas le plus critique. Depuis le développement des techniques de filtrage adaptives, l'enjeu majeur pour atteindre une efficacité tangible en environnement réel réside dans la capacité à fournir aux moyens d'acquisition du son une référence de bruit valable. La validité de la référence de bruit s'évalue dans le degré de corrélation qui existe entre le bruit perturbateur du signal de parole et celui que l'on prend pour image grâce à un second microphone que comportent avantageusement les moyens de prise de son précités. Il est aisé de comprendre que la similitude entre le bruit de référence et le bruit perturbateur sera d'autant plus grande que les microphones seront placés suffisamment proche l'un de l'autre. Cette contrainte de proximité des capteurs sur le frontal acoustique donne naissance au phénomène de fuite du signal utile, dit « crosstalk », à l'origine des principales détériorations sur le signal produit en sortie d'un système de réduction de bruit. De surcroît, cette proximité (nécessaire) est aussi rendue indispensable pour limiter la longueur des filtres adaptatifs calculés au cours du temps, afin de réduire les problèmes d'ajustement produisant notamment des effets d'écho.In order to deal with this problem, solutions have already been studied and applied, such as adaptive algorithms (for example "stochastic gradient", LMS (least squares) or RMS (least recursive squares), or other). In these latter algorithms, it is sought to produce an estimate of the impulse responses connecting the sources of noise and speech to the sound pickup means (consisting of several sensors) in order to better subtract the disturbing signals from the useful speech signal. To do this, adaptive filters driven by adaptation steps, most often variable, are implemented. The control of these steps is difficult because it is necessary to allow the adaptation of the filter with a high learning rate only during the phases of noise alone, and reduce it, see cancel, as soon as the local speaker is active, in order to limit the distortions introduced during the convergence of the filters. However, this phenomenon is not the most critical. Since the development of adaptive filtering techniques, the major challenge for achieving tangible efficiency in a real environment lies in the ability to provide the sound acquisition means with a valid noise reference. The validity of the noise reference is evaluated in the degree of correlation that exists between the disturbing noise of the speech signal and that which is taken for image by means of a second microphone that advantageously comprises the aforementioned sound recording means. It is easy to understand that the similarity between the reference noise and the disturbing noise will be all the greater as the microphones will be placed sufficiently close to one another. This proximity constraint of the sensors on the acoustic front end gives rise to the phenomenon of leakage of the useful signal, called "crosstalk", at the origin of the main deteriorations on the signal produced at the output of a noise reduction system. In addition, this (necessary) proximity is also made necessary to limit the length of the adaptive filters calculated over time, in order to reduce the adjustment problems producing in particular echo effects.
Des techniques de réduction de bruit résistantes au crosstalk dans le contexte décrit précédemment ont d'ores et déjà été proposées. La mise en œuvre de ces techniques existantes exposées plus loin dans la description conduit généralement en l'ajout d'un filtre supplémentaire permettant l'apprentissage du signal contaminant la référence de bruit. Elles peuvent consister également à introduire un bloc permettant le calcul du pas d'adaptation afin de régler au mieux le taux d'apprentissage, ce qui revient plus ou moins à élaborer une détection d'activité vocale (ou « DA V » ci-après).Crosstalk-resistant noise reduction techniques in the context described above have already been proposed. The implementation of these existing techniques described later in the description generally leads to the addition of an additional filter for learning the signal contaminating the noise reference. They may also consist of introducing a block allowing the calculation of the adaptation step in order to better adjust the learning rate, which amounts more or less to developing a voice activity detection (or "DA V" below). ).
Certaines techniques utilisent notamment et de manière distincte une détection DAV couplée à un étage de détermination du pas. Ces architectures de bases se déclinent en deux classes principales : les techniques dites «forward » et celles dites « backward ». Ces techniques sont utilisées pour le développement des algorithmes de séparation aveugle de sources. 11 est proposé ci-après de se baser sur une technique de type backward représentée sur la figure 2 et décrite plus loin. Néanmoins, il faut alors résoudre un problème du couplage existant entre les filtres et notamment aussi le problème de bruit du gradient introduit par l'algorithme des moindres carrés standard généralement utilisé, comme explicité ci-après. On décrit maintenant en détail l'état de l'art connu et les problèmes qu'il pose.Some techniques use, in particular and separately, a detection DAV coupled to a stage of determination of the pitch. These basic architectures are divided into two main classes: the so-called "forward" and "backward" techniques. These techniques are used for the development of blind source separation algorithms. It is proposed below to rely on a backward type technique shown in Figure 2 and described below. Nevertheless, it is then necessary to solve a problem of the coupling existing between the filters and in particular also the noise problem of the gradient introduced by the standard least squares algorithm generally used, as explained hereinafter. The state of the known art and the problems it poses are now described in detail.
De manière générale, la figure 1 peut correspondre à un schéma classique d'annuleur de bruit adaptatif utilisant deux microphones Cl et C2 qui captent, tous deux, un signal utile S(z) (par exemple de parole) et un signal perturbateur N(z) (de bruit ambiant par exemple), z désignant la variable d'une transformée en Z. On comprendra que la position des capteurs Cl et C2 est judicieusement choisie pour que l'un capte davantage les bruits ambiants (C2 dans l'exemple représenté sur la figure 1) tandis que l'autre capte davantage le signal utile (Cl sur la figure 1). Sur la figure 1, la référence :In general, FIG. 1 can correspond to a conventional adaptive noise canceller scheme using two microphones C1 and C2 which both pick up a useful signal S (z) (for example of speech) and a disturbing signal N ( z) (ambient noise for example), where z denotes the variable of a transform in Z. It will be understood that the position of the sensors C1 and C2 is judiciously chosen so that one more captures the ambient noise (C2 in the example shown in Figure 1) while the other captures more the useful signal (C1 in Figure 1). In Figure 1, the reference:
- Xp(z) désigne le signal issu du premier microphone Cl sur la voie primaire ou « principale » ci-après (l'indice p désignant cette voie principale) comprenant le signal utile auquel s'ajoute le bruit,- X p (z) denotes the signal from the first microphone C1 on the primary or "main" channel below (the index p designating this main channel) comprising the useful signal to which the noise is added,
Xr(z) est le signal issu du second microphone C2 sur une voie de référence (l'indice r désignant cette voie de référence) comprenant le bruit auquel s'ajoute le signal utile,X r (z) is the signal from the second microphone C2 on a reference channel (the index r denoting this reference channel) comprising the noise to which is added the useful signal,
Hjj(z) sont des canaux acoustiques de longueurs inconnues, variables dans le temps,Hj j (z) are acoustic channels of unknown lengths, variable in time,
W(z) est un filtre d'identification de longueur L , etW (z) is an identification filter of length L, and
S'(z) est un signal de parole utile à estimer.S '(z) is a useful speech signal to be estimated.
La figure 1 illustre alors le problème ci-après. Le système de prise de son à deux capteurs enregistre réellement deux signaux X (z) et Xr (z) . Ainsi, on comprendra que chacun de ces signaux Xp (z) et Xr (z)est le résultat de la somme des convolutions des signaux issus des sources : S(z) pour le signal utile et N(z) pour le bruit, avec le canal acoustique associé au chemin le reliant à chacun des microphones, soit : Xp(z) = H1 i(z)*S(z) + H2,(z)*Ν(z) et Xr(z) = H12(z)*S(z) + H22(z)*N(z)Figure 1 then illustrates the problem below. The two-sensor sound recording system actually records two signals X (z) and X r (z). So, we will understand that each of these signals X p (z) and X r (z) is the result of the sum of the convolutions of the signals coming from the sources: S (z) for the useful signal and N (z) for the noise, with the channel associated with the path connecting it to each of the microphones, ie: Xp (z) = H 1 i (z) * S (z) + H 2 , (z) * Ν (z) and X r (z) = H 12 (z) * S (z) + H 22 (z) * N (z)
W(z) est un filtre de longueur/, , dont les coefficients |w(/)}._ sont adaptés dans le temps, et dont le but est de générer une estimée du bruit N\z) . Cette estimée nécessite, selon la théorie de Wiener, que le filtre W(z) « apprenne » la réponse impulsionnelle H21(z) . Malheureusement, dans la structure de la figure 1, rien n'est mis en œuvre pour estimer le crosstalk provenant de la convolution entre S(z) et H12 (z) . En effet, le signal de sortie S'(z) ne s'exprime finalement que par une expression du type : S '(z) = Xp (z) - W(z)Xr (z) .W (z) is a filter of length /,, whose coefficients | w (/)} . _ are adapted in time, and whose purpose is to generate a noise estimate N \ z). This estimate requires, according to Wiener's theory, that the filter W (z) "learns" the impulse response H 21 (z). Unfortunately, in the structure of Figure 1, nothing is done to estimate the crosstalk from the convolution between S (z) and H 12 (z). Indeed, the output signal S '(z) is finally expressed only by an expression of the type: S' (z) = X p (z) - W (z) X r (z).
Or, la présence de ce « signal » de crosstalk fournit une solution optimale différente de celle du cas classique considérant H12 (z) comme nulle. En effet, en faisant l'hypothèse que Hn{z) = H22(z) = 1 , on montre que la solution optimale prenant en compte la fuite du signal de parole au travers de Hu(z) devient : woPl {z) ( 1 )
Figure imgf000006_0001
où Φm(z) et Φ(z) sont les spectres des signaux N(z) et S(z) dans le domaine de la transformée en Z.
However, the presence of this "signal" of crosstalk provides an optimal solution different from that of the classical case considering H 12 (z) as zero. Indeed, by assuming that H n (z) = H 22 (z) = 1, we show that the optimal solution taking into account the leakage of the speech signal through H u (z) becomes: w oPl {z) (1)
Figure imgf000006_0001
where Φ m (z) and Φ (z) are the spectra of the N (z) and S (z) signals in the Z transform domain.
Ainsi, l'annulation du bruit ne peut se faire totalement. En outre, on peut considérer que le crosstalk prédomine alors l'équation (1) ci-dessus, ce qui se résume à :
Figure imgf000006_0002
Dans ce cas, le signal en sortie du système E(z) issu de la soustraction entre X p (z) et W'""(z)Xr (z) peut s'écrire :
Thus, the cancellation of the noise can not be done completely. In addition, we can consider that the crosstalk then dominates equation (1) above, which boils down to:
Figure imgf000006_0002
In this case, the signal at the output of the system E (z) resulting from the subtraction between X p (z) and W '"" (z) X r (z) can be written as:
E(z) = Xp(z)- Wop'(z)Xr(z)E (z) = X p (z) - W op '(z) X r (z)
≈ S(z) + H2Az)N(Z) l- — N(z) -^^-S(z) (3)≈ S (z) + H 2 Az) N (Z) 1 - - N (z) - ^^ - S (z) (3)
H12(z) Hl2(z)H 12 (z) H 12 (z)
≈ (H1x[Z) --^—)N (z)≈ (H 1x [Z) - ^ -) N (z)
H12(z)H 12 (z)
La solution optimale conduit donc à l'annulation complète du signal, ce qui n'est pas satisfaisant. Un moyen simple de remédier à ce problème est donc d'arrêter l'adaptation lorsque le signal utile est présent, ou encore, de concevoir des structures prenant en compte de manière explicite la fuite du signal utile (ou « signal de crosstalk ») en prévoyant un second filtre adaptatif, comme les structures de type « backward » décrites ci-après.The optimal solution therefore leads to complete cancellation of the signal, which is not satisfactory. A simple way to overcome this problem is to stop the adaptation when the useful signal is present, or to design structures explicitly taking into account the leakage of the useful signal (or "crosstalk signal") in providing a second adaptive filter, such as the "backward" structures described hereinafter.
Le filtrage adaptatif consiste à donner une expression d'évolution des coefficients du filtre dans le temps qui répond à un critère de convergence. Plusieurs algorithmes sont utilisés en annulation de bruit (LMS, NLMS (moindres carrés normalisés), RLS, et autres). L'équation d'adaptation du plus simple d'entre eux (le LMS) est donnée ci- après à titre d'exemple, pour lequel le critère retenu est la minimisation de la puissance de l'erreur résiduelle et on a :Adaptive filtering consists of giving an expression of evolution of the coefficients of the filter over time that satisfies a convergence criterion. Several algorithms are used in noise cancellation (LMS, NLMS (standardized least squares), RLS, and others). The adaptation equation of the simplest of them (the LMS) is given hereafter by way of example, for which the criterion retained is the minimization of the power of the residual error and we have:
W(n) = W(n -l) + μ -e(n)- Xr (n), où : (3)W (n) = W (n-1) + μ-e (n) - X r (n), where: (3)
- W(n) = Fw0 (W^w1 (n),- - - , wL_{ («)1 est le vecteur des L coefficients du filtre adaptatif à l'instant n , - Xr (n) =
Figure imgf000007_0001
est le vecteur des L derniers échantillons présents sur le microphone de référence, et
- W (n) = Fw 0 (W ^ w 1 (n), - - -, w L _ { («) 1 is the vector of the L coefficients of the adaptive filter at time n, - X r (n) =
Figure imgf000007_0001
is the vector of the last L samples present on the reference microphone, and
- μ est un facteur appelé «pas d'adaptation » qui contrôle la rapidité de convergence. Plus le pas est grand et plus la convergence sera rapide. Par conséquent, plus le signal contient de l'information utile pour l'adaptation du filtre, plus il convient d'accélérer la convergence et plus alors le pas choisi sera grand. On comprendra que le rôle du pas // est important dans le contrôle de la stabilité du filtre. Dans les cas où seul le bruit est présent, le filtre peut être adapté de façon à converger rapidement. En l'absence de bruit, l'adaptation des coefficients n'est pas souhaitable car cela peut mener à la désadaptation du filtre adaptatif, et finalement à des remontées d'écho perceptibles et la naissance de distorsion. Il est donc très souvent souhaité de figer le filtre dans ce cas.- μ is a factor called "no adaptation" which controls the speed of convergence. The bigger the step, the faster the convergence will be. Therefore, the more the signal contains useful information for the adaptation of the filter, the more it is necessary to accelerate the convergence and more then the chosen step will be large. It will be understood that the role of the pitch is important in controlling the stability of the filter. In cases where only noise is present, the filter can be adapted to converge rapidly. In the absence of noise, the adaptation of the coefficients is not desirable because it can lead to the maladaptation of the adaptive filter, and finally to noticeable echo feedback and the birth of distortion. It is therefore very often desired to freeze the filter in this case.
Dans le cas contraire, le filtre cherche à supprimer la parole utile et se désadapte. Outre les risques de divergence du filtre, cela mène à de fortes dégradations du signal utile, voire à leurs amplifications. Ceci se constate aussi pour les instants où la parole prédomine, c'est-à-dire lorsque le signal est faiblement bruité et les filtres sont proches de leur valeur de convergence.In the opposite case, the filter tries to suppress the useful word and becomes unadapted. In addition to the risk of divergence of the filter, this leads to significant degradation of the useful signal, or even their amplification. This is also observed for moments when the speech predominates, that is to say when the signal is slightly noisy and the filters are close to their convergence value.
Parmi les algorithmes backward de gestion du crosstalk, on connaît déjà ceux utilisant des filtres duaux. Ici, l'ajout du filtre Wv (z) permet de soustraire le signal de crosstalk à la référence de bruit créée par l'autre filtre W2X (z) et ainsi de réduire les distorsions sur le signal utile estimé S"(z) . L'objectif de ce second filtre est donc d'estimer la réponse du canal acoustique Hn(z) de manière adaptative, exactement au même titre que pour le bruit au travers du filtre Wn{z) . Une telle structure est symétrique et les positions respectives des sources de bruit et de parole peuvent ne pas être connues a priori. On a représenté sur la figure 2 de tels filtres duaux, avec estimation d'une voie de référence pour chaque type de signal, avec les mêmes notations que celles de la figure 1.Among the backward crosstalk management algorithms, those using dual filters are already known. Here, the addition of the filter W v (z) makes it possible to subtract the crosstalk signal from the noise reference created by the other filter W 2X (z) and thus to reduce the distortions on the estimated useful signal S "(z) The objective of this second filter is therefore to estimate the response of the acoustic channel H n (z) adaptively, in exactly the same way as for the noise through the filter W n (z). symmetrical and the respective positions of the sources of noise and speech may not be known a priori, there is shown in Figure 2 such dual filters, with estimation of a reference channel for each type of signal, with the same notations than those in Figure 1.
Pour définir une expression qui satisfasse aux conditions de stabilité des filtres adaptatifs, on utilise la puissance reçue sur chacune des voies afin de déterminer une valeur normalisée du pas d'adaptation. Ainsi, une expression du pas μt qui satisfasse au comportement souhaité peut être définie en fonction d'un couple de constantes (α,,^ ) , en notant σ,2 («) la puissance du signal considéré à l'instant n sur la voie/ , comme suit :
Figure imgf000009_0001
où σf (n) = (l -a)σf (n - l) + aεj J(n) (6) et correspond à un lissage exponentiel. Le terme ε (n) représente une puissance du signal sur la voie y et entrant dans le filtre qui traite le signal de la voie /. L'indice j évolue de manière symétrique à l'indice / , c'est-à-dire que le calcul de la puissance sur la voie i=p associé au signal X p (z) fait intervenir l'erreur calculée au même instant sur la voie/=r associée au signal X1. (z) , et inversement.
To define an expression that satisfies the stability conditions of the adaptive filters, the power received on each of the channels is used to determine a normalized value of the adaptation step. Thus, an expression not μ t that satisfies the desired behavior can be defined by a pair of constants (α ,, ^), noting σ, 2 (") the signal strength considered at time n on the channel /, as follows:
Figure imgf000009_0001
where σf (n) = (l - a) σf (n - 1) + aε j J (n) (6) and corresponds to an exponential smoothing. The term ε (n) represents a power of the signal on the channel y and entering the filter which processes the signal of the channel /. The index j evolves symmetrically with the index /, that is to say that the calculation of the power on the channel i = p associated with the signal X p (z) involves the error calculated at the same time on the channel / = r associated with the signal X 1 . (z), and vice versa.
Des approches ont été dédiées à l'amélioration de la gestion du pas. Il ne s'agit pas, à proprement parler, d'algorithmes de gestion du crosstalk mais plutôt d'établir l'expression d'un pas d'adaptation variable qui permette de gérer l'adaptation des filtres dans toute configuration. Cependant, l'architecture de base reste similaire de celle de la figure 2.Approaches have been dedicated to improving stewardship. It is not, strictly speaking, crosstalk management algorithms but rather to establish the expression of a variable adaptation step that allows to manage the adaptation of filters in any configuration. However, the basic architecture remains similar to that of Figure 2.
Il a alors été proposé dans le document Ikeda et al :It was then proposed in the document Ikeda et al:
"An adaptive noise canceller With low signal-distortion in the présence of crossta\K\ par S. Ikeda et A. Sugiyama, dans "IEICE Transactions on Fundamentals", Volume E82-A, no. 8, Août 1999, pages 1517-1525, une technique visant à faire évoluer le pas μ dans un intervalle [μmm , μmax ] en fonction des niveaux énergétiques présents sur chacun des microphones et du filtre auquel ils sont associés. En effet, ces pas d'adaptation doivent agir de manière inverse puisque, pour l'un, il s'agit d'apprendre le bruit et, pour l'autre, le signal de crosstalk."An adaptive noise canceller With low signal-distortion in the presence of crossta \ K" by S. Ikeda and A. Sugiyama, in "IEICE Transactions on Fundamentals", Volume E82-A, No. 8, August 1999, pages 1517- 1525, a technique designed to change the pitch μ in an interval [μ mm , μ max ] as a function of the energy levels present on each of the microphones and the filter with which they are associated. In the opposite way, for one, it is to learn the noise and for the other, the signal of crosstalk.
Pour le pas associé au filtre W2x (z) , le comportement est le suivant : • μ(n) tend vers un maximum μmax en période de bruit seul, afin de faire converger le filtre W21 , etFor the step associated with the filter W 2x (z), the behavior is as follows: Μ (n) tends to a maximum μ max in noise period alone, in order to converge the filter W 21 , and
• μ(n) tend vers un minimum μmin en phase de parole utile seule, afin de stabiliser l'estimée de la réponse H2i(z) faite par le filtre JF21 et donc ne pas perturber l'apprentissage du bruit par le signal de parole fuyant dans la référence de bruit.Μ (n) tends to a minimum μ min in the useful speech phase alone, in order to stabilize the estimate of the response H 2i (z) made by the filter JF 21 and thus not to disturb the learning of the noise by the speech signal leaking into the noise reference.
• Sinon, μ(n) e [μmm , μmax ] en phase de parole bruitée. Il faut que μ(n) tende vers μmm si la parole utile est prépondérante devant le bruit et que μ(n) tende vers μmaJl dans le cas contraire.• Otherwise, μ (n) e [μ mm , μ max ] in noisy speech phase. It is necessary that μ (n) tends to μ mm if the useful speech is preponderant in front of the noise and that μ (n) tends to μ maJl in the opposite case.
Le raisonnement inverse vaut pour le pas associé au filtre Wi2(z) . Les valeurs seuils de ces pas sont prises par exemple dans l'intervalle [0, 0.1]. Elles sont attribuées en fonction de valeurs des rapports signaux à bruit (RSB) mesurées (ou calculées à partir des énergies mesurées) sur chacune des voies, ces rapports étant eux-mêmes seuillés. Finalement, un moyen simple pour se conformer à ce comportement est d'utiliser par exemple une fonction affine qui décrit l'évolution du pas (évolution alors linéaire), dans cet intervalle à l'aide des valeurs des rapports RSB calculés au cours du temps ainsi que des seuils qui leurs sont associés.The inverse reasoning applies to the step associated with the filter W i2 (z). The threshold values of these steps are taken for example in the interval [0, 0.1]. They are assigned according to values of the signal-to-noise ratios (SNR) measured (or calculated from the measured energies) on each of the channels, these ratios being themselves thresholded. Finally, a simple way to comply with this behavior is to use, for example, an affine function that describes the evolution of the step (then linear evolution), in this interval using the values of the RSB ratios calculated over time. as well as the thresholds associated with them.
Il a été proposé dans le document US-6,700,976 (Zhang et al) de réduire la complexité de la structure mise en œuvre par Ikeda et al pour le calcul du pas, en utilisant une détection d'activité vocale (DAV) basée sur le calcul de la puissance et sur la corrélation des signaux, reçus et en sortie des filtres, afin de piloter un système de décision permettant de sélectionner, via un compteur, la valeur optimale des pas prédéfinis, en fonction du contexte. En particulier, la mise en œuvre de cette technique revient à faire varier le pas de façon discrète et non plus continue en dehors des zones seuils. Dans le document, six valeurs différentes sont utilisées, celles-ci étant indexées par les deux types de DAV mises en œuvre. Les filtres adaptatifs nécessaires aux calculs des RSB de la technique d'Ikeda et al sont donc supprimés.It has been proposed in US-6,700,976 (Zhang et al) to reduce the complexity of the structure implemented by Ikeda et al for the calculation of the pitch, using a calculation-based voice activity detection (DAV). the power and the correlation of the signals, received and output filters, to control a decision system for selecting, via a counter, the optimum value of predefined steps, depending on the context. In particular, the implementation of this technique is to vary the step discretely and not more continuously outside the threshold areas. In the document, six different values are used, which are indexed by the two types of DAVs artwork. The adaptive filters necessary for the calculation of the SNRs of the technique of Ikeda et al are thus removed.
Toutefois, ces techniques présentent des inconvénients.However, these techniques have disadvantages.
La première de ces méthodes (Ikeda et al) souffre d'un inconvénient majeur : le bruit introduit par l'algorithme de traitement par gradient qui, de par l'interdépendance existante sur la convergence des filtres, se trouve amplifié et empêche ainsi une bonne convergence des filtres W21 (z) et Wn (z) . Pour pallier ce problème, le document : "Improved adaptive noise cancellation in the présence of signal leakage on the noise référence channef\ MJ. Al-Kindi et J. Dunlop, Signal Processing, Vol. 17, no. 3, pages 241-250 ( 1989), propose notamment d'introduire, quand cela est possible, une connaissance a priori qui se résume à considérer que l'un des filtres est connu par avance. Il est proposé par ailleurs d'utiliser une DAV afin d'empêcher une adaptation conjointe des deux filtres.The first of these methods (Ikeda et al) suffers from a major disadvantage: the noise introduced by the gradient processing algorithm which, because of the existing interdependence on the convergence of the filters, is amplified and thus prevents good convergence of filters W 21 (z) and W n (z). To overcome this problem, the document: "Improved adaptive noise cancellation in the presence of signal leakage on the noise reference channef \ MJ Al-Kindi and J. Dunlop, Signal Processing, Vol 17, No. 3, pages 241-250 (1989) proposes, in particular, to introduce, where possible, prior knowledge that comes down to considering that one of the filters is known in advance, and it is proposed to use a DAV to prevent joint adaptation of the two filters.
Les autres méthodes connues, quant à elles, souffrent, en plus de ce problème énoncé ci-avant :The other known methods, as for them, suffer, besides this problem stated above:
d'une part de la complexité qu'elles introduisent et,on the one hand the complexity they introduce and,
- d'autre part, d'un libre choix difficile sur la valeur des seuils à imposer pour les pas.- on the other hand, a free choice difficult on the value of the thresholds to be imposed for the steps.
Or, ceux-ci ne peuvent pas être choisis au hasard. Si la technique proposée par Zhang et al permet de réduire la complexité en termes de coût de calcul par rapport à la méthode de Ikeda et al, il reste cependant de nombreux seuils à fixer, et ce, pour chacun des blocs utilisés (quatre DAV et ceux à définir pour le système de décision fixant les valeurs des pas à attribuer). De plus, dans un contexte très adverse, le fonctionnement de la DAV est loin d'être optimal et l'utilisation d'une DAV devient souvent un handicap très pénalisant car les fausses détections entraînent des distorsions très marquées sur le signal de sortie.However, these can not be chosen at random. If the technique proposed by Zhang et al reduces the complexity in terms of calculation cost compared to the method of Ikeda et al, there are however many thresholds to be fixed, and this, for each of the blocks used (four DAV and those to be defined for the system of decision fixing the values of the steps to be attributed). In addition, in a very adverse context, the operation of the VAD is far from optimal and the use of a VAD often becomes a very disadvantageous handicap because the false detections cause very marked distortions on the output signal.
Enfin, il est nécessaire d'avoir, au départ, au moins une voie de référence relativement favorable, c'est-à-dire une voie avec un rapport signal à bruit très fort ou, sinon, très faible, afin que l'un des filtres puisse être initialisé avec précision, autorisant l'adaptation de l'autre, sans quoi l'adaptation reste difficile.Finally, it is necessary to have, at the beginning, at least one relatively favorable reference path, that is to say a path with a very high signal-to-noise ratio or, if not very low, so that one filters can be initialized with precision, allowing the adaptation of the other, otherwise the adaptation remains difficult.
La présente invention vient améliorer la situation.The present invention improves the situation.
A cet effet, elle propose tout d'abord un procédé de traitement de signal, dans une structure comportant au moins un premier et un deuxième filtres, agencés entre une voie principale véhiculant un premier signal et une voie de référence véhiculant un deuxième signal, et selon une configuration backward pour réduire, dans le premier signal, du bruit estimé dans le deuxième signal.For this purpose, it first proposes a signal processing method, in a structure comprising at least a first and a second filter, arranged between a main channel carrying a first signal and a reference channel carrying a second signal, and in a backward configuration to reduce, in the first signal, the estimated noise in the second signal.
On entend par « configuration backward » le fait que la structure présente une architecture similaire à celle illustrée sur la figure 2 et décrite précédemment. Toutefois, au sens de l'invention, l'un au moins parmi les premier et deuxième filtres précités n'est pas un simple filtre adaptatif au sens de l'art antérieur décrit ci-avant en référence à la figure 2, mais on prévoit plutôt un premier calcul de filtrage, adaptatif en fonction d'une différence estimée en fonction des premier et deuxième signaux pris en amont des premier et deuxième filtres dans les voies principale et de référence, ce premier calcul de filtrage étant imposé alors à l'un des premier et deuxième filtres pour une mise à jour de ce filtre.The term "backward configuration" is understood to mean that the structure has an architecture similar to that illustrated in FIG. 2 and previously described. However, within the meaning of the invention, at least one of the first and second filters mentioned above is not a simple adaptive filter within the meaning of the prior art described above with reference to FIG. rather a first filtering calculation, adaptive as a function of an estimated difference as a function of the first and second signals taken upstream of the first and second filters in the main and reference channels, this first filtering calculation then being imposed on one first and second filters for updating this filter.
Un intérêt de l'invention est que, si une adaptation devient erronée dans l'un des premier et deuxième filtres, elle ne vient pas entacher d'erreur le calcul de filtrage qui est imposé pour l'autre des premier et deuxième filtres. En particulier, ce calcul de filtrage est préférentiellement adapté en fonction de la soustraction de l'un des premier et deuxième signaux, par l'autre des premier et deuxième signaux et auquel est appliqué le filtrage calculé.An advantage of the invention is that, if an adaptation becomes erroneous in one of the first and second filters, it does not taint the filtering calculation that is imposed for the other of the first and second filters. In particular, this filtering calculation is preferentially adapted as a function of the subtraction of one of the first and second signals, by the other of the first and second signals and to which the calculated filtering is applied.
Avantageusement, on peut choisir un pas d'adaptation du calcul de filtrage (pour accélérer ou non la convergence du calcul de filtrage) en fonction d'un rapport signal à bruit estimé sur l'une au moins des voies principale et de référence. On pourra donc choisir les pas d'adaptation de l'un et l'autre des premier et deuxième filtres de façon indépendante, simplement en fonction des conditions d'adaptation des filtres et notamment en fonction des rapports signal à bruit sur les voies principale et de référence. On peut donc prévoir une mesure du rapport signal à bruit sur l'une au moins des voies principale et de référence, ou estimer ce rapport à partir de mesures d'autres paramètres comme l'énergie ou la puissance, comme on le verra plus loin.Advantageously, it is possible to choose an adaptation step of the filtering calculation (to accelerate or not the convergence of the filtering calculation) as a function of a signal-to-noise ratio estimated on at least one of the main and reference channels. It will therefore be possible to choose the adaptation steps of the one and the other of the first and second filters independently, simply as a function of the adaptation conditions of the filters and in particular as a function of the signal-to-noise ratios on the main channels and reference. It is therefore possible to provide a measurement of the signal-to-noise ratio on at least one of the main and reference channels, or to estimate this ratio from measurements of other parameters such as energy or power, as will be seen later. .
Par exemple, l'adaptation pour le filtrage du bruit peut être figée, sans mise à jour du filtre correspondant, si le bruit courant mesuré est faible par rapport au signal utile (ce qui correspond à un rapport signal à bruit estimé qui est élevé). Cette mise en œuvre permet de ne pas entacher d'erreur une adaptation de ce filtre qui n'est pas réalisable dans des conditions optimales.For example, the adaptation for noise filtering can be fixed, without updating the corresponding filter, if the measured current noise is low compared to the useful signal (which corresponds to an estimated signal-to-noise ratio which is high) . This implementation makes it possible not to taint an error adaptation of this filter which is not feasible under optimal conditions.
Ainsi, dans une réalisation avantageuse, le calcul de filtrage et la mise à jour du premier filtre ne sont mis en œuvre qu'à condition qu'un rapport signal à bruit, estimé sur l'une des voies principale et de référence, ait une valeur dans une gamme choisie, par exemple supérieure à un seuil choisi.Thus, in an advantageous embodiment, the filtering calculation and the updating of the first filter are implemented only if a signal-to-noise ratio, estimated on one of the main and reference channels, has a value in a chosen range, for example greater than a chosen threshold.
On peut prévoir un unique calcul de filtrage imposé à l'un des premier et deuxième filtres. Toutefois, dans une réalisation plus sophistiquée, le procédé de l'invention peut comporter :It is possible to provide a single filtering calculation imposed on one of the first and second filters. However, in a more sophisticated embodiment, the method of the invention may comprise:
- un premier calcul de filtrage, adaptatif en fonction d'une première différence estimée en fonction des premier et deuxième signaux pris en amont des premier et deuxième filtres dans lesdites voies principale et de référence, et - un deuxième calcul de filtrage, adaptatif en fonction d'une deuxième différence estimée en fonction des premier et deuxième signaux pris en amont des premier et deuxième filtres dans lesdites voies principale et de référence,a first filtering computation, adaptive as a function of a first estimated difference as a function of the first and second signals taken upstream of the first and second filters in the said main and reference channels, and a second filtering calculation, which is adaptive as a function of a second difference estimated as a function of the first and second signals taken upstream of the first and second filters in the said main and reference channels,
ledit premier calcul de filtrage étant imposé à l'un des premier et deuxième filtres et ledit deuxième calcul de filtrage étant imposé à l'autre des premier et deuxième filtres.said first filtering computation being imposed on one of the first and second filters and said second filtering computation being imposed on the other of the first and second filters.
Ainsi, dans le cadre du traitement de la fuite de signal (ou « crosstalk ») dans un système à au moins deux capteurs, de réduction de bruit, la mise en œuvre de l'invention permet d'éviter les effets d'un fort couplage existant entre les sorties des filtres adaptatifs classiques et apporte une amélioration certaine de l'adaptation. En effet, des essais ont montré que la mise en œuvre de l'invention permet d'assurer une gestion du crosstalk dans un certain nombre de situations adverses, notamment :Thus, in the context of the treatment of the signal leak (or "crosstalk") in a system with at least two sensors, noise reduction, the implementation of the invention makes it possible to avoid the effects of a strong existing coupling between the outputs of conventional adaptive filters and brings a certain improvement in the adaptation. Indeed, tests have shown that the implementation of the invention makes it possible to provide crosstalk management in a number of adverse situations, in particular:
• des rapports signal à bruit (RSB) différents sur chacune des voies, ce qui suppose que le capteur de référence est isolé et donc relativement bien protégé du signal de crosstalk,Different signal-to-noise ratios (SNRs) on each of the channels, which assumes that the reference sensor is isolated and therefore relatively well protected from the crosstalk signal,
• ou des rapports RSB identiques sur chacune des voies,• or identical RSB reports on each channel,
• ou des conditions de bruit fort,• or strong noise conditions,
• ou un canal très coloré spectralement avec de nombreuses réflexions, des effets de réverbération de salle, ou autres.• or a very spectrally colored channel with many reflections, room reverb effects, or others.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels, outre les figures 1 et 2 décrites ci-avant et relatives à l'art antérieur :Other features and advantages of the invention will appear on examining the detailed description below, and the accompanying drawings in which, in addition to Figures 1 and 2 described above and relating to the prior art:
- la figure 3 illustre l'architecture d'un dispositif au sens de l'invention qui, dans l'exemple représenté mais non limitatif, comporte deux capteurs, étant entendu que l'invention peut être mise en œuvre dans un dispositif à plus de deux capteurs,FIG. 3 illustrates the architecture of a device in the sense of the invention which, in the example shown but not limiting, comprises two sensors, being understood that the invention can be implemented in a device with more than two sensors,
la figure 4 est un organigramme illustrant à titre d'exemple les étapes pour le calcul des pas des filtres adaptatifs W\ et Wi de la figure 3,FIG. 4 is a flowchart illustrating, by way of example, the steps for calculating the steps of the adaptive filters W 1 and W 1 in FIG. 3,
- la figure 5 illustre l'architecture d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, moins sophistiqué que celui représenté sur la figure 3, etFIG. 5 illustrates the architecture of a device according to an embodiment of the invention, less sophisticated than that represented in FIG. 3, and
la figure 6 illustre à titre d'exemple les éléments matériels que peut comporter un dispositif au sens de l'invention.FIG. 6 illustrates, by way of example, the material elements that may comprise a device in the sense of the invention.
En référence à la figure 3, un dispositif au sens de l'invention comporte :With reference to FIG. 3, a device within the meaning of the invention comprises:
- au moins deux capteurs Cl et C2, reliés à deux voies respectives Vl et V2,at least two sensors C1 and C2, connected to two respective channels V1 and V2,
- un premier filtrage adaptatif Wt (z) , comme représenté, pour générer une estimée du bruit, préférentiellement selon un algorithme adaptatif (LMS, NLMS, APA, ou autre, comme décrit plus loin),a first adaptive filtering W t (z), as represented, for generating a noise estimate, preferably according to an adaptive algorithm (LMS, NLMS, APA, or other, as described below),
- un deuxième filtrage adaptatif W2(∑) , comme représenté, dédié à l'apprentissage du signal de crosstalk, de préférence selon un algorithme adaptatif (LMS, NLMS, APA, ou autre),a second adaptive filtering W 2 (Σ), as shown, dedicated to learning the crosstalk signal, preferably according to an adaptive algorithm (LMS, NLMS, APA, or other),
- et en particulier, une recopie de ces filtres adaptatifs Wx (z) et W2 (z) (traits pointillés de la figure 3) dans des filtres homologues respectifs W2Φ) et Wn(z) , fixes (c'est-à-dire non adaptatifs) et placés selon une configuration backward.and in particular, a copy of these adaptive filters W x (z) and W 2 (z) (dotted lines of FIG. 3) in respective homologous filters W 2 Φ) and W n (z), fixed (c '). that is, non-adaptive) and placed in a backward configuration.
Ainsi, en termes plus génériques, la structure de la figure 3 comporte au moins :Thus, in more generic terms, the structure of FIG. 3 comprises at least:
- un premier capteur Cl et un deuxième capteur C2, captant respectivement le premier signal Xp(z) et le deuxième Xr(z), et reliés respectivement à la voie principale Vl et la voie de référence V2, - au moins un premier filtre W21 du deuxième signal Xr(z), dont la sortie est destinée à être ôtée du premier signal Xp(z), eta first sensor C1 and a second sensor C2, respectively capturing the first signal Xp (z) and the second signal Xr (z), and respectively connected to the main channel Vl and the reference channel V2, at least one first filter W21 of the second signal Xr (z), whose output is intended to be removed from the first signal Xp (z), and
- un deuxième filtre Wl 2 du premier signal Xp(z), dont la sortie est destinée à être ôtée du deuxième signal Xr(z).a second filter W1 2 of the first signal Xp (z), the output of which is to be removed from the second signal Xr (z).
Dans le mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 3 à titre d'exemple non limitatif, on effectue, en amont des premier et deuxième filtres dans les voies principale Vl et de référence V2 :In the embodiment of the invention illustrated in FIG. 3 by way of nonlimiting example, upstream of the first and second filters in the main channels V1 and reference V2 are carried out:
- un premier calcul de filtrage Wl, adaptatif en fonction de la différence entre le premier signal Xp(z) et le deuxième signal Xr(z) auquel est appliqué le premier filtrage calculé Wl , eta first filtering calculation W1, which is adaptive as a function of the difference between the first signal Xp (z) and the second signal Xr (z) to which the first computed filtering W1 is applied, and
- un deuxième calcul de filtrage W2, adaptatif en fonction de la différence entre le deuxième signal Xr(z) et le premier signal Xp(z) auquel est appliqué le deuxième filtrage calculé W2.a second filtering calculation W2, which is adaptive as a function of the difference between the second signal Xr (z) and the first signal Xp (z) to which the second calculated filtering W2 is applied.
Le premier calcul de filtrage W\ est alors imposé au premier filtre
Figure imgf000016_0001
pour mettre à jour ses paramètres et le deuxième calcul de filtrage W2 est imposé au deuxième filtre W] 2 pour mettre à jour ses paramètres.
The first filtering calculation W \ is then imposed on the first filter
Figure imgf000016_0001
to update its parameters and the second filtering calculation W 2 is imposed on the second filter W] 2 to update its parameters.
De façon avantageuse, on choisit distinctivement les pas d'adaptation des premier et deuxième calculs de filtrage. En particulier, comme on le verra en détails plus loin en référence à la figure 4, on choisira dans l'exemple représenté sur la figure 3 :Advantageously, the adaptation steps of the first and second filtering calculations are distinctly chosen. In particular, as will be seen in detail below with reference to FIG. 4, in the example shown in FIG.
- un pas μW2 d'adaptation du deuxième calcul de filtrage variant comme le rapport signal à bruit estimé sur la voie de référence V2 (noté ci-après RSBr), eta step μW2 of adaptation of the second filtering calculation varying like the signal-to-noise ratio estimated on the reference channel V2 (hereinafter referred to as RSBr), and
- un pas μWl d'adaptation du premier calcul de filtrage variant comme l'inverse du rapport signal à bruit estimé sur la voie principale Vl (noté ci- après RSBp). Comme on le verra aussi en référence à la figure 4, le calcul du premier filtrage W\ et la mise à jour du premier filtre Wι\ ne sont mis en œuvre qu'à condition que le rapport signal à bruit RSBr, estimé sur la voie de référence V2, ait une valeur inférieure à une valeur seuil (notée RSBwmin).a step μW1 of adaptation of the first filtering calculation varying as the inverse of the estimated signal-to-noise ratio on the main channel Vl (denoted hereinafter RSBp). As will also be seen with reference to FIG. 4, the computation of the first filter W \ and the update of the first filter Wι \ are implemented only if the signal-to-noise ratio RSB r , estimated on the reference channel V2, has a value less than a threshold value (denoted RSBw Σ min).
On comprendra alors que Ton impose ici la contrainte algorithmique visant à ne pas adapter l'un des calculs de filtrage W1 (Z) ou W2 (z) si les conditions ne sont pas optimales pour ce faire. Par exemple, lorsque la décision d'adapter le filtrage W2 (z) destiné à l'apprentissage du crosstalk est prise (plus de signal utile que de bruit), alors l'adaptation du filtre Wx (z) peut être gelée (pas assez de bruit pour développer son apprentissage).It will then be understood that the algorithmic constraint is imposed here so as not to adapt one of the filtering calculations W 1 (Z) or W 2 (z) if the conditions are not optimal for this purpose. For example, when the decision to adapt the filter W 2 (z) for learning the crosstalk is taken (more useful signal than noise), then the adaptation of the filter W x (z) can be frozen ( not enough noise to develop his learning).
Par ailleurs, comme l'attribution des valeurs des pas d'adaptation est fonction des rapports signal à bruit (RSB) mesurés, un réglage approprié des seuils de comparaison des rapports signal à bruit est prévu. Avantageusement, ce réglage est fait de telle sorte que les non-stationnarités du signal puissent être suivies. L'objectif ici est de rendre le comportement du pas associé au filtre Wx (z) aussi sensible que celui d'un détecteur d'activité vocale. En termes génériques, une mise en œuvre possible de cette réalisation peut consister, comme on le verra en détails en référence à la figure 4 plus loin, à prévoir : - un pas d'adaptation (noté μW2 plus loin) du deuxième calcul de filtrage, pour le crosstalk, constant pour un rapport signal à bruit inférieur à une première valeur seuil (notée RSBW2min), variant ensuite comme le rapport signal à bruit pour un rapport signal à bruit supérieur à cette première valeur seuil, puis constant pour un rapport signal à bruit supérieur à une deuxième valeur seuil (notée RSBW2max et supérieure à la première valeur seuil notée RSBW2min), etMoreover, since the allocation of the values of the adaptation steps is a function of the measured signal-to-noise ratios (SNRs), an appropriate adjustment of the comparison thresholds of the signal-to-noise ratios is provided. Advantageously, this adjustment is made so that the non-stationarity of the signal can be followed. The objective here is to make the behavior of the pitch associated with the filter W x (z) as sensitive as that of a voice activity detector. In generic terms, a possible implementation of this embodiment may consist, as will be seen in detail with reference to Figure 4 below, to provide: - an adaptation step (noted μW2 further) of the second filtering calculation , for the crosstalk, constant for a signal-to-noise ratio lower than a first threshold value (denoted RSBW2min), then varying as the signal-to-noise ratio for a signal-to-noise ratio greater than this first threshold value, then constant for a signal ratio with noise greater than a second threshold value (denoted RSBW2max and greater than the first threshold value denoted RSBW2min), and
- le pas d'adaptation (noté μWl plus loin) du premier calcul de filtrage, pour le bruit, constant pour un rapport signal à bruit inférieur à une première valeur seuil (notée plus loin RSBWlmin), variant ensuite comme l'inverse du rapport signal à bruit pour un rapport signal à bruit supérieur à la première valeur seuil, puis constant pour un rapport signal à bruit supérieur à une deuxième valeur seuil (notée RSBW lmax et supérieure à la première valeur seuil RSBW 1min).the adaptation step (denoted μWl below) of the first filtering calculation, for the noise, constant for a signal-to-noise ratio lower than a first threshold value (noted later RSBWlmin), then varying as the inverse the signal-to-noise ratio for a signal-to-noise ratio higher than the first threshold value, then constant for a signal-to-noise ratio greater than a second threshold value (denoted RSBW lmax and greater than the first threshold value RSBW 1min).
On choisira alors judicieusement ces valeurs seuils précitées pour un fonctionnement optimal du dispositif au sens de l'invention.These threshold values mentioned above will then be chosen judiciously for optimum operation of the device within the meaning of the invention.
On détaille ci-après les calculs précités des filtrages adaptatifs Wx{z) et W2 (z) .The aforementioned calculations of the adaptive filtering W x (z) and W 2 (z) are detailed below.
Un but du premier filtrage adaptatif Wx (z) est d'identifier le canal et de suivre ses variations dans le temps afin de fournir une estimée du bruit. Sa mise en œuvre peut reposer sur un algorithme adaptatif de type :A purpose of the first adaptive filtering W x (z) is to identify the channel and track its variations over time to provide a noise estimate. Its implementation can be based on an adaptive algorithm of the type:
« moindres carrés » ou LMS pour « Least Mean Square », ou"Least squares" or LMS for "Least Mean Square", or
« moindres carrés normalisés » ou NLMS pour « Normalized LMS »,"Least standard squares" or NLMS for "Normalized LMS",
« à projection affine » ou APA pour « Affine Projection Algorithm »,"Affine projection" or APA for "Affine Projection Algorithm",
- ou autres.- or others.
La gestion de l'adaptation de ce filtre peut faire intervenir une loi telle qu'indiquée précédemment et selon laquelle, en situation de fuite du signal utile, l'adaptation du filtrage Wx (z) est bloquée (ce qui revient à imposer μ = 0 dans l'équation (3) donnée précédemment pour un algorithme de type LMS). Bien entendu, d'autres lois de gestion de l'adaptation sont aussi possibles.The management of the adaptation of this filter can involve a law as indicated above and according to which, in a situation of leakage of the useful signal, the adaptation of the filtering W x (z) is blocked (which amounts to imposing μ = 0 in equation (3) given previously for an LMS algorithm). Of course, other adaptation management laws are also possible.
La mise en œuvre de l'invention permet de s'affranchir des problèmes liés à l'art antérieur.The implementation of the invention makes it possible to overcome the problems related to the prior art.
En effet, une fois le filtrage Wx {z) calculé, celui-ci est ensuite recopié dans un filtre homologue W2x (z) qui, lui, est fixe (non adaptatif). Ainsi, à chaque instant : W21 [Z) = Wx (Z) (5)Indeed, once the filtering W x {z) calculated, it is then copied into a homologous filter W 2x (z) which itself is fixed (non-adaptive). So, every moment: W 21 [Z) = W x (Z) (5)
En réalisant l'adaptation des filtrages de cette manière et en particulier selon l'architecture de la figure 3, le problème de couplage indiqué précédemment disparaît. Pour s'en convaincre, la sortie S'(z) de la figure 2 au sens de l'art antérieur s'exprimait, à un instant n, par :By realizing the adaptation of the filterings in this way and in particular according to the architecture of FIG. 3, the coupling problem indicated previously disappears. To be convinced of this, the output S '(z) of FIG. 2 in the sense of the prior art was expressed, at a time n, by:
S'(n) ZZ X P (n) - 2l W2\er(n -' i) (6) ι=0 S '( n ) ZZ X P ( n ) - 2l W 2 ε r ( n - ' i ) ( 6 ) ι = 0
L2-I avec le terme er [n) = xr (n) - ^ wns '[n — i) qui manifeste l'interdépendance entre lesL 2 -I with the term e r [n) = x r (n) - ^ w n s' [n - i) which shows the interdependence between
/-1 filtres./ -1 filters.
Dans la figure 3 au sens de l'invention, la sortie S'(z) s'exprime en revanche par :In FIG. 3 in the sense of the invention, the output S '(z) is expressed by:
S'(n) = xp [n)-∑xr(n-i) (?) S '(n) = x p [n) -Σ x r (ni) (?)
L'interdépendance est supprimée et le découplage est donc réalisé. Pour rappel, l'indice /» ci-dessus est relatif à la voie primaire V] et l'indice r est relatif à la voie de référence V2 de la figure 3.Interdependence is removed and decoupling is achieved. As a reminder, the index / "above is relative to the primary path V] and the index r is relative to the reference path V 2 of FIG.
Ainsi, en supposant que seul un filtre est mis à jour (par exemple W2l (z) à partir deThus, assuming that only one filter is updated (eg W 2l (z) from
Wt (z) ), le filtrage dual ( W2 (z) ) n'est pas actif et un éventuel mauvais apprentissage de l'un des filtres ( W1(Z) ) n'influe pas sur son dual ( W2(z) ) puisque, de façon avantageuse, l'adaptation est faite à partir de signaux qui sont indépendants, par construction de l'architecture illustrée sur la figure 3.W t (z)), the dual filtering (W 2 (z)) is not active and a possible bad learning of one of the filters (W 1 (Z)) does not affect its dual (W 2 (z)) since, advantageously, the adaptation is made from signals which are independent, by construction of the architecture illustrated in FIG.
De par la symétrie de la structure, le même raisonnement peut être tenu pour l'obtention d'une estimée du crosstalk. Pour s'assurer que d'éventuels défauts d'ajustement du filtrage réalisant l'apprentissage du bruit n'influent pas sur la convergence vers une solution optimale, l'invention propose de placer le filtrage W1(Z) comme représenté sur la figure 3. Comme pour le filtrage Wx (z) , il peut être avantageux de faire reposer la mise en œuvre du filtrage W2(z) sur un algorithme adaptatif de type LMS, NLMS, APA, ou autre.By the symmetry of the structure, the same reasoning can be held for obtaining an estimate of the crosstalk. In order to ensure that any adjustment faults in the noise learning filtering do not influence the convergence towards an optimal solution, the invention proposes to place the filtering W 1 (Z) as shown in FIG. 3. As for the filtering W x (z), it may be advantageous to base the implementation of the filtering W 2 (z) on an adaptive algorithm of the LMS, NLMS, APA or other type.
La gestion de l'adaptation de ce filtrage peut faire intervenir une loi telle qu'indiquée précédemment : en situation de bruit seul, l'adaptation du filtrage W2(z) doit être bloquée (ce qui revient à imposer μ - 0 dans l'équation (3) donné à titre d'exemple pour un algorithme adaptatif de type LMS).The management of the adaptation of this filtering can involve a law as indicated previously: in situation of noise only, the adaptation of the filtering W 2 (z) must be blocked (which amounts to imposing μ - 0 in the equation (3) given by way of example for an adaptive algorithm of the LMS type).
Une fois le calcul du filtrage W2(z) réalisé, celui-ci est ensuite recopié dans le filtre homologue Wn(z) qui, lui, est fixe. Ainsi, à chaque instant :Once the computation of the filtering W 2 (z) has been carried out, this latter is then copied into the homologous filter W n (z), which itself is fixed. So, every moment:
Wu (n) = W2(H) (8)W u (n) = W 2 (H) (8)
II convient de noter toutefois que le deuxième filtrage W2 (z) a été représenté à titre d'exemple sur la figure 3 : l'usage de deux calculs de filtrages Wx (z) et W2(z) dans une même architecture, bien qu'avantageux, n'est pas indispensable. Il est apparu en effet qu'en fonction des conditions de bruit et d'éventuelles contraintes de complexité, l'usage d'un seul calcul de filtrage de découplage W1 (Z) permettait déjà une nette amélioration par rapport aux techniques existantes.It should be noted, however, that the second filtering W 2 (z) has been represented by way of example in FIG. 3: the use of two filtering calculations W x (z) and W 2 (z) in the same architecture although advantageous, it is not essential. It has been found that, depending on the noise conditions and any complexity constraints, the use of a single decoupling filter calculation W 1 (Z) already allowed a clear improvement over the existing techniques.
Pour ce qui concerne la mise en œuvre d'une contrainte algorithmique efficace, puisque de fortes composantes de signal entraînent un bruit du gradient important, le pas est avantageusement géré en conséquence : dans l'exemple décrit, on teste la valeur calculée à un instant n pour les pas μ(n) de manière à décider si l'adaptation du filtrage W1 (z) , par exemple, doit être figée ou non. Typiquement, si la valeur calculée d'un pas μ,(n) associé au filtrage W2 (z) dédié à l'apprentissage et la gestion du crosstalk est différente de sa valeur minimale, on peut alors forcer le pas μ (n) associé au filtrage Wx (z) dédié à l'apprentissage du bruit à avoir une valeur nulle, ce qui fige l'adaptation. Cette contrainte algorithmique sera détaillée plus loin en référence à la figure 4. Ainsi, les filtres peuvent ne pas s'adapter conjointement et, en particulier dans l'exemple décrit, ne peuvent pas s'adapter conjointement si le signal de crosstalk est significatif. L'importance du signal de crosstalk peut être jugée grâce aux seuils de RSB fixés judicieusement.With regard to the implementation of an effective algorithmic constraint, since strong signal components cause a significant gradient noise, the step is advantageously managed accordingly: in the example described, the value calculated at one instant is tested n for the steps μ (n) so as to decide whether the adaptation of the filtering W 1 (z), for example, must be fixed or not. Typically, if the computed value of a step μ, (n) associated with the filtering W 2 (z) dedicated to the learning and management of the crosstalk is different from its minimum value, it is then possible to force the pitch μ (n) associated with the filtering W x (z) dedicated to the learning of the noise to have a null value, which freezes adaptation. This algorithmic constraint will be detailed below with reference to FIG. 4. Thus, the filters may not adapt together and, in particular in the example described, can not fit together if the crosstalk signal is significant. The importance of the crosstalk signal can be judged by the appropriately set RSB thresholds.
Ce calcul du pas d'adaptation est préférentiellement réalisé de manière continue, comme on le verra plus loin. La puissance reçue sur chaque voie est avantageusement calculée pour déterminer les rapports signal à bruit RSB. Les seuils fixés pour les rapports RSB qui permettent de décider des valeurs que doivent prendre les différents pas sont avantageusement choisis de sorte que :This calculation of the adaptation step is preferably carried out continuously, as will be seen below. The power received on each channel is advantageously calculated to determine the signal-to-noise ratios RSB. The thresholds set for the RSB ratios that make it possible to decide on the values that the different steps must take are advantageously chosen so that:
- les filtres suivent les non- stationnantes des signaux, etthe filters follow the non-stationary signals, and
- le pas associé au filtre dédié à l'apprentissage du bruit se comporte comme un détecteur de bruit.the step associated with the filter dedicated to learning the noise behaves like a noise detector.
Des essais ont montré qu'une solution avantageuse pour la plupart des configurations de bruit visées consiste à choisir des valeurs dans les proportions suivantes :Tests have shown that an advantageous solution for most of the target noise configurations is to choose values in the following proportions:
- le seuil minimum du rapport RSB w associé au premier filtrage Wx (z) peut être voisin de 5dB, tandis que le seuil maximum peut être voisin de 15dB ;the minimum threshold of the ratio RSB w associated with the first filtering W x (z) may be close to 5 dB, while the maximum threshold may be close to 15 dB;
- par ailleurs, le seuil minimum du rapport RSBW associé au deuxième filtrage W2(z) peut être voisin de -8dB, tandis que le seuil maximum peut être voisin de 14dB.- Moreover, the minimum threshold RSB W associated with the second filter W 2 (z) may be close to -8 dB, while the maximum threshold may be close to 14 dB.
Un traitement est décrit ci-après en référence à l'organigramme de la figure 4. Une première étape 40 consiste à mesurer les rapports signal à bruit RSBP et RSBr (ou plus précisément à les calculer à partir des énergies ou des puissances) sur chaque voie respectivement Vl et V2. Le premier test 41 porte préférentiellement sur le rapport RSBr et vise à le comparer à un seuil minimum RSBw2min. S'il en est voisin ou inférieur (sortie o du test 41), alors le pas μwi du calcul du filtrage adaptatif Wi est minimal (étape 42) et la convergence est lente pour un rapport signal utile à bruit faible. On peut profiter d'un rapport signal à bruit faible (relativement beaucoup de bruit) pour réaliser l'adaptation du calcul de filtrage W\ pour le bruit (étapes 47 à 51), comme on le verra plus loin.A process is described below with reference to the flowchart of FIG. 4. A first step 40 consists of measuring the signal-to-noise ratios RSB P and RSB r (or more precisely to calculate them from energies or powers). on each channel respectively Vl and V2. The first test 41 preferably relates to the RSB ratio r and aims to compare it with a minimum threshold RSBw 2 min. If it is near or below (output o of the test 41), then the step μwi of the computation of the adaptive filtering Wi is minimum (step 42) and the convergence is slow for a low noise useful signal ratio. It is possible to benefit from a low signal-to-noise ratio (relatively a lot of noise) to achieve the adaptation of the filtering calculation W \ for the noise (steps 47 to 51), as will be seen below.
En revanche, si le rapport signal à bruit sur la voie de référence est supérieur au seuil RSBw2min (flèche n en sortie du test 41), on arrête l'adaptation du filtrage W\ en gelant sa convergence et en fixant son pas μwi à 0 (étape 43), puis on calcule une valeur adaptée du pas μw2 du filtrage W% pour le signal de crosstalk. A cet effet, si le rapport signal à bruit sur la voie de référence est supérieur ou égal au seuil maximum RSBwmax (flèche o en sortie du test 44), alors on fixe le pas μw2 à une valeur maximum μW2max (étape 45) pour une convergence rapide dans de bonnes conditions d'adaptation (rapport signal à bruit élevé). Dans le cas intermédiaire où le rapport signal à bruit RSBr est de valeur modérée (flèche n en sortie du test 44), il convient d'estimer finement le pas (étape 46) et, à cet effet, une fonction f, par exemple affine, peut être envisagée, avec :On the other hand, if the signal-to-noise ratio on the reference channel is greater than the threshold RSBw 2 min (arrow n at the output of the test 41), the adaptation of the filtering W \ is stopped by freezing its convergence and fixing its pitch μwi at 0 (step 43), then a suitable value of the pitch μw 2 of the filtering W % is calculated for the crosstalk signal. For this purpose, if the signal-to-noise ratio on the reference channel is greater than or equal to the maximum threshold RSBw Σ max (arrow o at the output of test 44), then the step μw 2 is set to a maximum value μ W2 max ( step 45) for fast convergence under good adaptation conditions (high signal-to-noise ratio). In the intermediate case where the signal-to-noise ratio RSB r is of moderate value (arrow n at the output of the test 44), it is necessary to finely estimate the pitch (step 46) and, for this purpose, a function f, for example affine, can be considered, with:
μw2 = f(RSBr) = a RSBr + b, a et b étant tels que : μW2inin = a RSBwmin + b, et μw2max = a RSBw2max + buW 2 = f (SNR r) = a r + SNR b, a and b being such that: μ = a RSBw inin W2 Σ min + b, and 2 mW max = a + b RSBw 2max
II convient de rappeler que l'adaptation du filtrage W\ n'est réalisée, conjointement d'ailleurs avec celle du filtrage W%, que si μW2 =μw2min (sortie o du test 41). Dans ce cas, on compare maintenant le rapport signal à bruit RSBP estimé sur la voie principale Vl à un seuil maximum RSBwimax (test 47) et s'il est supérieur à ce seuil (flèche o en sortie du test 47), ce qui signifie que le rapport signal à bruit est relativement élevé et que la convergence pour le filtrage du bruit W\ doit être la plus lente possible, le pas μwi est fixé alors au minimum μwimin (étape 48).It should be remembered that the adaptation of the filtering W \ is carried out, together with that of the filtering W % , only if μ W2 = μw 2 min (output o of the test 41). In this case, we now compare the signal-to-noise ratio RSB P estimated on the main channel Vl to a maximum threshold RSBwimax (test 47) and if it is greater than this threshold (arrow o at the output of the test 47), which means that the signal-to-noise ratio is relatively high and that the convergence for the noise filtering W \ must be as slow as possible, the pitch μwi is then set to the minimum μwimin (step 48).
Sinon (flèche n en sortie du test 47), on calcule une valeur adaptée du pas μwi du filtrage W\ pour le bruit. A cet effet, si le rapport signal à bruit RSBP est inférieur ou égal au seuil minimum RSBw i min (flèche o en sortie du test 49), ce qui correspond à des conditions optimales d'adaptation du filtrage W\ pour le bruit, alors on fixe le pas μwi à une valeur maximum μwimax (étape 50) pour une convergence rapide dans de bonnes conditions d'adaptation (rapport signal à bruit faible). Dans le cas intermédiaire où le rapport signal à bruit est de valeur modérée (flèche n en sortie du test 49), il convient d'estimer finement le pas (étape 51) et une autre fonction affine g peut être envisagée, avec :Otherwise (arrow n at the output of the test 47), a suitable value of the pitch μwi of the filtering W \ is calculated for the noise. For this purpose, if the signal-to-noise ratio RSB P is less than or equal to the minimum threshold RSBw i min (arrow o at the output of the test 49), which corresponds to optimal conditions of adaptation of the filtering W \ for the noise, so we set the pace μwi at a maximum value μwimax (step 50) for fast convergence under good adaptation conditions (low signal-to-noise ratio). In the intermediate case where the signal-to-noise ratio is of moderate value (arrow n at the output of the test 49), it is necessary to finely estimate the pitch (step 51) and another affine function g can be envisaged, with:
μwi = f(RSBp) = a' RSBP + b', a' et b' étant tels que μWimin = a' RSBwimax + b\ et μwimax = a' RSBwimin + b'μwi = f (RSB p ) = a 'RSB P + b', a 'and b' being such that μ W imin = a 'RSBwimax + b \ and μwimax = a' RSBwimin + b '
On relèvera encore que si μw2 = μw2min, le pas μwi n'est pas fixé à 0 et une adaptation conjointe est possible des deux filtrages à la fois W\ et JF2. Toutefois, on peut décider en variante de fixer le minimum μw2min à 0 pour ne pas perturber l'adaptation du filtrage JF2 dans des conditions défavorables avec peu de signal utile et beaucoup de bruit et, dans une telle réalisation, on interdit dans tous les cas une double adaptation conjointe.It will be noted again that if μw 2 = μw 2 min, the pitch μwi is not set to 0 and a joint adaptation is possible of the two filters at once W \ and JF 2 . However, it is possible, in a variant, to set the minimum μw 2 min at 0 so as not to disturb the adaptation of the filtering JF 2 under unfavorable conditions with little useful signal and a lot of noise and, in such an embodiment, it is forbidden in all cases a double joint adaptation.
Ci-avant, on indique que les rapports RSB sont déduits des mesures de puissances ou d'énergies sur les voies primaire Vl et/ou de référence V2, mais, bien entendu, toute autre technique variante permettant l'estimation des rapports RSB sur chacune des voies peut être envisagée.Above, it is indicated that the RSB ratios are deduced from the power or energy measurements on the primary channels V1 and / or V2, but, of course, any other variant technique allowing the estimation of the RSB ratios on each ways can be considered.
La présente invention vise aussi un dispositif pour la mise en œuvre du procédé décrit ci-avant et comportant au moins un premier et un deuxième filtre, agencés entre une voie principale véhiculant un premier signal et une voie de référence véhiculant un deuxième signal, et selon une configuration backward pour réduire, dans le premier signal, du bruit estimé dans le deuxième signal.The present invention also aims at a device for implementing the method described above and comprising at least a first and a second filter, arranged between a main channel carrying a first signal and a reference channel carrying a second signal, and according to a backward configuration to reduce, in the first signal, the estimated noise in the second signal.
Dans le dispositif au sens de l'invention, l'un au moins des premier et deuxième filtres est mis à jour par un premier calcul de filtrage adaptatif en fonction d'une différence estimée en fonction des premier et deuxième signaux pris en amont des premier et deuxième filtres dans lesdites voies principale et de référence. On comprendra ainsi que les paramètres de ce filtre sont régulièrement mis à jour au fil de l'adaptation du premier calcul de filtrage précité.In the device within the meaning of the invention, at least one of the first and second filters is updated by a first adaptive filtering calculation as a function of an estimated difference as a function of the first and second signals taken upstream of the first and second filters. and second filters in said main and reference channels. It will thus be understood that the parameters of this filter are regularly updated as the first filtering calculation is made.
On a représenté sur la figure 6 les éléments matériels que peut comporter un dispositif de ce type avec en particulier :FIG. 6 shows the material elements that can comprise a device of this type with in particular:
- une interface d'entrée INTl reliée aux capteurs Cl et C2 pour recevoir les signaux Xp(z) et Xr(z),an input interface INT1 connected to the sensors C1 and C2 for receiving the signals X p (z) and X r (z),
un processeur PROC (pour exécuter un programme informatique au sens de l'invention comme on le verra plus loin),a PROC processor (to execute a computer program in the sense of the invention as will be seen later),
- une mémoire de travail MEM (laquelle peut stocker des codes d'instructions du programme informatique précité),a working memory MEM (which can store instruction codes of the aforementioned computer program),
et une interface de sortie INT2 pour délivrer le signal utile S'(z).and an output interface INT2 for outputting the useful signal S '(z).
Un exemple de dispositif susceptible de mettre en œuvre l'invention peut par exemple être un équipement de prise de son équipé de deux microphones ou plus. Le traitement décrit précédemment peut être programmé et intégré dans le processeur de traitement numérique de signal embarqué dans un tel équipement.An exemplary device capable of implementing the invention may for example be a sound recording equipment equipped with two or more microphones. The treatment described above can be programmed and integrated into the digital signal processing processor embedded in such equipment.
Le dispositif peut être également un ordinateur ou un terminal téléphonique sophistiqué sur lequel au moins deux microphones sont connectés sur des entrées audio. Dans ce cas, le programme informatique, dont un algorithme peut être représenté par l'organigramme de la figure 4, peut être programmé dans un langage de l'ordinateur ou du terminal et intégré en mémoire de celui-ci.The device can also be a sophisticated computer or telephone terminal on which at least two microphones are connected to audio inputs. In this case, the computer program, an algorithm of which can be represented by the flowchart of FIG. 4, can be programmed in a language of the computer or of the terminal and integrated in memory of the latter.
La présente invention vise aussi un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé décrit ci-avant, lorsque ce programme est exécuté par un processeur.The present invention is also directed to a computer program comprising instructions for implementing the method described above, when this program is executed by a processor.
Un tel processeur peut réaliser notamment le premier calcul de filtrage précité, par exemple dans un dispositif au sens de l'invention. En exécutant le programme au sens de l'invention, le processeur peut réaliser d'autres opérations, comme notamment la détermination dynamique des pas d'adaptation, ou encore la décision de geler l'adaptation, comme on l'a vu précédemment en référence à la figure 4, laquelle peut représenter une partie d'organigramme de l'algorithme général du programme informatique au sens de l'invention.Such a processor can realize in particular the first filtering calculation mentioned above, for example in a device within the meaning of the invention. By executing the program in the sense of the invention, the processor can perform other operations, such as in particular the dynamic determination of the adaptation steps, or the decision to freeze the adaptation, as has been seen previously with reference to FIG. may represent a flow chart part of the general algorithm of the computer program within the meaning of the invention.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci- avant à titre d'exemple ; elle s'étend à d'autres variantes.Of course, the present invention is not limited to the embodiment described above by way of example; it extends to other variants.
Par exemple, il est envisageable de se passer de l'un des filtrages adaptatifs W\ ou JF2 de la figure 3 (par exemple le filtrage W2). Dans ce cas, le filtre homologue (le filtre Wn{ι) dans cet exemple) devient adaptatif comme dans une structure backward classique. En revanche, le filtre dual (le filtre JF2 i(z) dans le même exemple) reste fixe (non adaptatif) et mis à jour par l'unique calcul de filtrage de tête (W\ dans le même exemple). La présente invention vise aussi une telle réalisation simplifiée, laquelle est illustrée sur la figure 5.For example, it is conceivable to dispense with one of the adaptive filters W 1 or JF 2 of FIG. 3 (for example the filtering W 2 ). In this case, the homologous filter (the filter Wn {ι) in this example) becomes adaptive as in a classic backward structure. On the other hand, the dual filter (the JF 2 i (z) filter in the same example) remains fixed (non-adaptive) and updated by the single head filtering calculation (W \ in the same example). The present invention also aims at such a simplified embodiment, which is illustrated in FIG.
Dans l'exemple représenté sur la figure 5, on a conservé le calcul de filtrage W\ pour le filtre
Figure imgf000025_0001
Néanmoins, il pourrait être prévu de supprimer ce calcul de filtrage et rendre le premier filtre
Figure imgf000025_0002
complètement adaptatif comme dans une structure backward classique, mais, en revanche, de conserver le calcul de filtrage W2 de la figure 3 pour le deuxième filtre W]2.
In the example shown in FIG. 5, the filtering calculation W \ has been retained for the filter
Figure imgf000025_0001
Nevertheless, it could be planned to remove this filtering calculation and make the first filter
Figure imgf000025_0002
completely adaptive as in a conventional backward structure, but, on the other hand, to retain the filtering calculation W 2 of FIG. 3 for the second filter W] 2 .
Dans l'un ou l'autre des cas, on pourrait fixer des valeurs différentes de seuils de rapports signal à bruit pour la détermination des pas d'adaptation selon le fait de prévoir un seul ou deux calculs de filtrage en amont des filtres W2\ et Wn-In either case, it would be possible to set different values of signal-to-noise ratio thresholds for the determination of the adaptation steps according to the fact of providing only one or two filtering calculations upstream of the W 2 filters. \ and Wn-
Par ailleurs, on a décrit ci-avant une adaptation figée du filtrage W\ si le rapport signal à bruit n'est pas minimal. On peut, en variante, réaliser une adaptation du filtrage W\ même si le rapport signal à bruit n'est pas minimal, mais à intervalles de temps réguliers sur de petites plages temporelles inférieures à ces intervalles de temps. Plus généralement, une réalisation basée sur des plages temporelles dans des intervalles de temps choisis peut être envisagée à la fois pour l'adaptation du filtrage W\ mais aussi du filtrage W2, la durée des plages relativement à la durée des intervalles, pour chaque adaptation, pouvant être choisie en fonction des estimations de rapport signal à bruit sur les voies Vl et V2.On the other hand, a fixed adaptation of the filter W \ has been described above if the signal-to-noise ratio is not minimal. As a variant, it is possible to adapt the filtering W \ even if the signal-to-noise ratio is not minimal, but at regular time intervals over small time ranges below these time intervals. More generally, an implementation based on time ranges in selected time intervals can be envisaged at the same time for the adaptation of the filtering W \ but also of the filtering W 2 , the duration of the ranges relative to the duration of the intervals, for each adaptation, which can be chosen according to the estimates of signal-to-noise ratio on the channels Vl and V2.
L'invention peut se situer dans le domaine de la prise de son utilisant au moins deux capteurs, par exemple pour des applications selon la liste non exhaustive ci-après :The invention may be in the field of sound taking using at least two sensors, for example for applications according to the following non-exhaustive list:
Téléconférence et visioconférence en milieu bruité (en salle dédiée et/ou à partir d'ordinateur multimédia, etc.) ;Teleconference and videoconference in a noisy environment (in a dedicated room and / or from a multimedia computer, etc.);
Téléphonie, sur terminaux classiques ou mobiles, ou autres ;Telephony, on conventional or mobile terminals, or others;
Téléphonie sur terminaux en « mains-libres » (de bureau, sur mobiles, ou sur mobiles embarqués dans des véhicules, ou autres) ;Telephony on hands-free terminals (desktop, mobile, or on-board mobile phones, or others);
Prise de son dans des lieux publiques (gare, trains, aéroport, ou autres) ; Reconnaissance de parole robuste à l'environnement acoustique ;Sound recording in public places (station, trains, airport, or other); Robust speech recognition to the acoustic environment;
Prise de son pour le cinéma et les médias (radio, télévision, notamment pour du journalisme d'événements sportifs ou des concerts, etc.). Toutefois, plus généralement, l'invention est également applicable à tous les domaines où un système multicapteurs est (ou pourrait être) utilisé, notamment pour :Sound recording for the cinema and the media (radio, television, especially for journalism of sports events or concerts, etc.). However, more generally, the invention is also applicable to all the fields where a multisensor system is (or could be) used, in particular for:
La réception sur une antenne d'ondes radioélectriques (radiocommunications, télédétection atmosphérique, ou autres) ;Reception on a radio wave antenna (radiocommunications, atmospheric remote sensing, or others);
La réception par antenne sonar (imagerie sous-marine, télédétection sous- marine, ou autre) ;Sonar antenna reception (underwater imaging, underwater remote sensing, or other);
Le traitement multicapteurs appliqué aux signaux biomédicaux (électroencéphalogramme, électrocardiogramme, imagerie médicale, biomédicale ou autre). Multi-sensor treatment applied to biomedical signals (electroencephalogram, electrocardiogram, medical imaging, biomedical or other).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement de signal, dans une structure comportant au moins un premier et un deuxième (Wu) filtres, agencés entre une voie principale (Vl) véhiculant un premier signal (Xp(z)) et une voie de référence (V2) véhiculant un deuxième signal (Xr(z)), et selon une configuration backward pour réduire, dans le premier signal (Xp(z)), du bruit estimé dans le deuxième signal (X1-(Z)),Signal processing method, in a structure comprising at least a first and a second (Wu) filter, arranged between a main channel (V1) conveying a first signal (X p (z)) and a reference channel (V2) ) conveying a second signal (X r (z)), and in a backward configuration for reducing, in the first signal (X p (z)), estimated noise in the second signal (X 1 - (Z)),
caractérisé en ce que le procédé comporte un premier calcul de filtrage (Wi), adaptatif en fonction d'une différence estimée en fonction des premier et deuxième signaux pris en amont des premier et deuxième filtres dans lesdites voies principale et de référence, ledit premier calcul de filtrage étant imposé à l'un (Wn) des premier et deuxième filtres pour mise à jour.characterized in that the method comprises a first filtering calculation (Wi), adaptive as a function of an estimated difference as a function of the first and second signals taken upstream of the first and second filters in said main and reference channels, said first calculation filtering being imposed on one (Wn) of the first and second filters for updating.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul de filtrage (Wi) est adapté en fonction de la soustraction de l'un (Xp(z)) des premier et deuxième signaux, par l'autre (Xr(z)) des premier et deuxième signaux et auquel est appliqué le filtrage calculé ( W] ).2. Method according to claim 1, characterized in that the filtering calculation (Wi) is adapted as a function of the subtraction of one (X p (z)) of the first and second signals, by the other (X r (z)) of the first and second signals and to which the calculated filtering (W] is applied).
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé comporte :3. Method according to claim 1, characterized in that the method comprises:
- un premier calcul de filtrage (W{), adaptatif en fonction d'une première différence estimée en fonction des premier et deuxième signaux pris en amont des premier et deuxième filtres dans lesdites voies principale et de référence, eta first filtering calculation (W {), which is adaptive as a function of a first estimated difference as a function of the first and second signals taken upstream of the first and second filters in the said main and reference channels, and
- un deuxième calcul de filtrage (Wi), adaptatif en fonction d'une deuxième différence estimée en fonction des premier et deuxième signaux pris en amont des premier et deuxième filtres dans lesdites voies principale et de référence, ledit premier calcul de filtrage étant imposé à l'un (JF2)) des premier et deuxième filtres et ledit deuxième calcul de filtrage étant imposé à l'autre (JF12) des premier et deuxième filtres.a second filtering calculation (Wi), which is adaptive as a function of a second estimated difference as a function of the first and second signals taken upstream of the first and second filters in the said main and reference channels, said first filtering computation being imposed on one (JF 2 )) of the first and second filters and said second filtering computation being imposed on the other (JF 12 ) of the first and second filters.
4. Procédé selon la revendication 2, dans une structure comportant au moins :4. Method according to claim 2, in a structure comprising at least:
- un premier (Cl) et un deuxième (C2) capteurs, captant respectivement les premier (Xp(z)) et deuxième (Xr(z)) signaux et reliés respectivement à la voie principale (Vl) et la voie de référence (V2),a first (C1) and a second (C2) sensor, respectively capturing the first (X p (z)) and second (X r (z)) signals respectively connected to the main channel (Vl) and the reference channel; (V2),
- au moins un premier filtre (W2]) du deuxième signal (Xr(z)), dont la sortie est destinée à être ôtée du premier signal (Xp(z)), etat least one first filter (W 2 ) of the second signal (X r (z)) whose output is to be removed from the first signal (X p (z)), and
- un deuxième filtre (JF)2) du premier signal (Xp(z)), dont la sortie est destinée à être ôtée du deuxième signal (Xr(z)),a second filter (JF) 2 ) of the first signal (X p (z)), whose output is intended to be removed from the second signal (X r (z)),
caractérisé en ce que l'on effectue, en amont des premier et deuxième filtres dans lesdites voies principale et de référence :characterized in that, upstream of the first and second filters in said main and reference channels are carried out:
- un premier calcul de filtrage (JFi), adaptatif en fonction de la différence entre le premier signal (Xp(z)) et le deuxième signal (Xr(z)) auquel est appliqué le premier filtrage calculé (JF1), eta first filtering calculation (JFi), which is adaptive as a function of the difference between the first signal (X p (z)) and the second signal (X r (z)) to which the first calculated filtering (JF 1 ) is applied, and
- un deuxième calcul de filtrage (Wi), adaptatif en fonction de la différence entre le deuxième signal (Xr(z)) et le premier signal (Xp(z)) auquel est appliqué le deuxième filtrage calculé (JF2),a second filtering calculation (Wi), which is adaptive as a function of the difference between the second signal (X r (z)) and the first signal (X p (z)) to which the second calculated filtering (JF 2 ) is applied,
le premier calcul de filtrage (JF)) étant imposé au premier filtre (JF2)) et le deuxième calcul de filtrage (JF2) étant imposé au deuxième filtre (Wn). the first filtering calculation (JF)) being imposed on the first filter (JF 2 )) and the second filtering calculation (JF 2 ) being imposed on the second filter (Wn).
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on choisit un pas (μwi ; μw2 ) d'adaptation du calcul de filtrage en fonction d'un rapport signal à bruit estimé sur l'une au moins des voies principale et de référence.5. Method according to claim 1, characterized in that a step (μwi; μw 2 ) of adaptation of the filtering calculation is chosen according to a signal-to-noise ratio estimated on at least one of the main channels. and reference.
6. Procédé selon la revendication 5, prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que l'on choisit :6. Method according to claim 5, taken in combination with claim 4, characterized in that one chooses:
- un pas (μw2) d'adaptation du deuxième calcul de filtrage variant comme le rapport signal à bruit estimé sur la voie de référence, eta step (μw 2 ) of adaptation of the second filtering calculation varying like the signal-to-noise ratio estimated on the reference channel, and
- un pas (μwi) d'adaptation du premier calcul de filtrage variant comme l'inverse du rapport signal à bruit estimé sur la voie principale.a step (μwi) of adaptation of the first filtering computation varying as the inverse of the estimated signal-to-noise ratio on the main channel.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que :7. Method according to claim 6, characterized in that:
- le pas d'adaptation du deuxième calcul de filtrage (μw2) est constant pour un rapport signal à bruit inférieur à une première valeur seuil (RSBW2min), varie comme le rapport signal à bruit pour un rapport signal à bruit supérieur à la première valeur seuil, et est constant pour un rapport signal à bruit supérieur à une deuxième valeur seuil (RSBw2max), supérieure à ladite première valeur seuil, etthe adaptation step of the second filtering calculation (μw 2 ) is constant for a signal-to-noise ratio lower than a first threshold value (RSB W2 min), varies as the signal-to-noise ratio for a signal-to-noise ratio higher than the first threshold value, and is constant for a signal-to-noise ratio greater than a second threshold value (RSBw 2 max), greater than said first threshold value, and
- le pas d'adaptation du premier calcul de filtrage (μwi) est constant (μwimax) pour un rapport signal à bruit inférieur à une première valeur seuil (RSBwimin), varie comme l'inverse du rapport signal à bruit pour un rapport signal à bruit supérieur à la première valeur seuil, et est constant (μWimin) pour un rapport signal à bruit supérieur à une deuxième valeur seuil (RSBw imax), supérieure à ladite première valeur seuil (RSBwimin). the adaptation step of the first filtering calculation (μwi) is constant (μwimax) for a signal-to-noise ratio lower than a first threshold value (RSBwimin), varies as the inverse of the signal-to-noise ratio for a signal-to-noise ratio; noise greater than the first threshold value, and is constant (μ W imin) for a signal-to-noise ratio greater than a second threshold value (RSBw imax), greater than said first threshold value (RSBwimin).
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul de filtrage (W]) et la mise à jour du premier filtre (W2\) ne sont mis en œuvre qu'à condition qu'un rapport signal à bruit, estimé sur l'une des voies principale et de référence, ait une valeur dans une gamme choisie.8. Method according to claim 1, characterized in that the filtering calculation (W) and the updating of the first filter (W 2 \ ) are implemented only if a signal to noise ratio, estimated on one of the main and reference channels, has a value in a chosen range.
9. Procédé selon la revendication 8, prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que le calcul du premier filtrage (W]) et la mise à jour du premier filtre (W2]) ne sont mis en œuvre qu'à condition que le rapport signal à bruit (RSB1-), estimé sur la voie de référence, ait une valeur inférieure à une valeur seuil (RSBW2min).9. The method of claim 8, taken in combination with claim 4, characterized in that the calculation of the first filtering (W) and the update of the first filter (W 2 )) are implemented only in provided that the signal-to-noise ratio (RSB 1 -), estimated on the reference channel, has a value lower than a threshold value (RSB W2 min).
10. Dispositif comportant au moins un premier (W2]) et un deuxième (W]2) filtres, agencés entre une voie principale (Vl) véhiculant un premier signal (Xp(z)) et une voie de référence (V2) véhiculant un deuxième signal (Xr(z)), et selon une configuration backward pour réduire, dans le premier signal (Xp(z)), du bruit estimé dans le deuxième signal (Xr(z)),Device comprising at least a first (W 2 ) and a second (W] 2 ) filter, arranged between a main channel (V1) carrying a first signal (X p (z)) and a reference channel (V2) conveying a second signal (X r (z)), and in a backward configuration for reducing, in the first signal (X p (z)), estimated noise in the second signal (X r (z)),
caractérisé en ce que l'un au moins des premier et deuxième filtres (W2]) est mis à jour par un premier calcul de filtrage (W]) adaptatif en fonction d'une différence estimée en fonction des premier et deuxième signaux pris en amont des premier et deuxième filtres dans lesdites voies principale et de référence.characterized in that at least one of the first and second filters (W 2 ) is updated by a first adaptive filtering computation (W] based on an estimated difference as a function of the first and second signals taken into consideration. upstream of the first and second filters in said main and reference channels.
1 1. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 , lorsque ce programme est exécuté par un processeur. 1. A computer program comprising instructions for implementing the method according to claim 1, when this program is executed by a processor.
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