WO2014187967A1 - Dispositif acoustique apte à réaliser une réduction active de bruit - Google Patents

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Patrick Jean François ROBUCHON
Julie Marie Anne ROSIER
Eric Bernard Jacques CLOWEZ
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Definitions

  • the present invention relates to an acoustic device capable of achieving an active reduction of noise, positionable on the head of a user.
  • the invention lies in the field of active noise reduction.
  • helmets comprising an active noise reduction system.
  • a headset has two earphones, typically positioned on the ears of a user.
  • Each earphone is equipped with a microphone capable of receiving a sound signal representative of the ambient noise, said noise signal.
  • the active noise reduction is then performed by transmitting by the headphones, at the input of the user's ear canal, an aerial sound signal which is calculated to compensate for the sensed noise signal, also called "counter-noise". noise ".
  • the object of the invention is to propose an acoustic device for reducing ambient noise enabling a better attenuation of noise without cluttering for the user.
  • the invention proposes an acoustic device adapted to perform an active reduction of noise, positionable on the head of a user, comprising at least one microphone capable of capturing a sound signal representative of ambient noise.
  • the acoustic device comprises at least one acoustic active noise reduction module comprising an osteophonic transducer, able to be positioned on a lateral flank of the user's head and to emit a vibratory signal transformed by bone conduction into an acoustic signal perceptible by the user, connected to said microphone, while said at least one acoustic module comprises an electronic circuit capable of generating a vibratory signal to reduce the perception of said ambient noise by the user.
  • the acoustic device according to the invention comprises an osteophonic transducer capable of applying an active reduction of noise.
  • the space requirement for the user is minimal, no sealing of the ears being necessary to achieve an active reduction of noise.
  • the acoustic device according to the invention may also have one or more of the following characteristics, taken independently or in combination:
  • said electronic circuit implements a filter defined by a noise reduction transfer function, said transfer function being determined to achieve noise attenuation as a function of direct bone conduction between the osteophonic transducer and the inner ear of a user located on the same side as said transducer;
  • said noise reduction transfer function is a function of a ratio of a direct bone conduction transfer function representative of said bone conduction and of an air conduction transfer function representative of the conduction of an aerial acoustic signal between an outer ear and an inner ear located on the same side;
  • R is said ratio of a direct bone conduction transfer function and the air conduction transfer function
  • H is a characteristic transfer function of the ambient noise
  • H m is the transfer function of said microphone
  • H T0 is the transfer function of said osteophonic transducer
  • each acoustic active noise reduction module comprises an osteophonic transducer and an electronic circuit implementing a filter defined by a noise reduction transfer function, said transfer function being determined as a function of direct bone conduction and conduction transverse bone of a vibratory signal from the opposite osteophonic transducer;
  • it furthermore comprises an active noise reduction module by transmitting an aerial counter-noise signal.
  • FIG. 1 is an overall view of an acoustic device according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 diagrammatically represents an electronic card of the acoustic device according to the invention
  • FIG. 3 is a block diagram of active noise reduction according to a first embodiment
  • FIG. 4 schematically represents a measurement protocol for direct bone conduction transfer function
  • FIG. 5 is a block diagram of active noise reduction according to a second embodiment
  • FIG. 6 schematically represents a measurement protocol for transverse bone conduction transfer function
  • FIG. 7 is a flowchart of the main steps of a process for determining osteophonic active noise reduction transfer functions.
  • the acoustic device 2 of FIG. 1 comprises two osteophonic active noise reduction side acoustic modules 4 which are similar.
  • the acoustic device 2 is adapted to be positioned on the head of a user (not shown), the side acoustic modules 4 being positioned in contact with the skull of use, preferably at its temples.
  • An acoustic module 4 comprises an osteophonic transducer 8 and a housing 10, comprising a microphone capable of capturing a sound signal representative of an ambient sound, typically an ambient noise.
  • the osteophonic transducer 8 comprises a not shown emitter element, able to transform a sound signal into a vibratory signal, transmitted to the user's auditory nerve by bone conduction.
  • the emitter element is protected by a protective shell 12, which is preferably composed of two interlocking half-shells.
  • the half-shells are, for example, plastic and injection molded.
  • the housing 10 also comprises an electronic card, not shown, which will be described in more detail with reference to FIG. 2, and which is connected to the ambient sound capture microphone and which comprises an electronic filtering circuit making it possible to generate, from the sound signal picked up, an electrical signal called "against-noise", transformed into a vibratory signal by the osteophonic transducer 8 and able to reduce or completely cancel the perception of the ambient sound signal at the level of the auditory nerve of the user.
  • an ambient sound wave is canceled by bone conduction.
  • the acoustic device 2 also comprises a mechanical holding member 14, which is in this example a rigid strip adapted to support the acoustic modules 4 in the correct position, bearing against the temples of the user.
  • a mechanical holding member 14 is in this example a rigid strip adapted to support the acoustic modules 4 in the correct position, bearing against the temples of the user.
  • the rigid strip 14 is of adjustable length.
  • the acoustic device 2 also comprises a complementary holding member 16, which is in this embodiment a flexible strip 16, preferably of adjustable length, positionable on the top of the user's head in order to ensure a reliable hold.
  • a hinge 20 between a fastener 22 of an acoustic module 4 to the holding members 14, 16 is also provided.
  • the hinge 20 is adapted to allow adequate positioning of the acoustic modules on the head of a user.
  • the hinge 20 is equipped with a not shown spring, adapted to ensure a return of the acoustic module 4 to a rest position.
  • the acoustic device according to the invention is equipped with a single acoustic acoustic reduction active lateral module, positioned on one side of the skull of the user.
  • any acoustic device or headset including such acoustic modules, is part of the invention.
  • one or two osteophonic noise reduction acoustic modules 4 are integrated in a conventional noise reduction type noise reduction device in order to combine the noise reduction by air by generating a overhead noise acoustic signal and osteophonic noise reduction.
  • FIG. 2 An electronic card 30 according to the invention is shown in FIG. 2.
  • An ambient noise signal Sb is picked up by the microphone.
  • a filtering module 32 is connected to the microphone, this module implementing a transfer function H F o for determining the electrical signal, equivalent to gain and phase, to the osteophonic signal to be transmitted by bone conduction to cancel the signal noise Sb.
  • the transfer function H F o is determined for an acoustic device 2 provided with a single osteophonic acoustic reduction module 4.
  • the transfer function H F o thus determined also applies in the case of an acoustic device 2 provided with acoustic modules 4 right and left, but assuming equivalent ambient noise conditions at the right and left ears of the user, and considering direct bone conduction only.
  • FIG. 3 schematically illustrates the principle of osteophonic noise reduction in this embodiment.
  • the case of an acoustic module 4 placed on the left side of the user is considered. It is understood that the principle described below applies symmetrically when an acoustic module 4 is placed on the right lateral side of the skull of the user. Only the transducer 8 forming part of the acoustic module 4 is shown.
  • the point I G represents the left inner ear of the user, and the point E G the entry point of the left auditory canal or external ear.
  • Noise sound waves 38 are transmitted by air, and picked up by the microphone 40.
  • a transfer function H C o defines the bone conduction between the vibratory signal emission by the transducer 8 and the inner ear l G.
  • the global transfer function between the input of the microphone 40 and the osteophonic vibration signal emission is denoted H G.
  • a transfer function H C A represents the conduction of an air sound signal between the outer ear E G and the inner ear l G , this is the transfer function of the inner and middle ear.
  • the transfer function H b G is the characteristic transfer function of the noisy environment, also used in the context of conventional noise reduction.
  • H m the transfer function of the microphone 40 and H TO the transfer function of the transducer 8
  • H G H m - H FO "H m ( Ec l 3 )
  • Such a determination is made, in one embodiment, according to the protocol shown diagrammatically in FIG. 4.
  • a human operator intervenes in this experimental determination.
  • the operator under test is equipped with a transducer 8, positioned laterally, substantially in the region of the temple, and with an earpiece 42 positioned on an ear, for example the left ear as in The example of FIG. 3.
  • the earphone 42 is a conventional earphone, making it possible to transmit an aerial acoustic signal at the left outer ear of the operator.
  • the right outer ear is obstructed, for example by an ear plug, to avoid possible auditory interference.
  • a generator 44 of sinusoidal signals makes it possible to successively generate signals for a set of frequencies varying from 20 Hz to 20 kHz.
  • a sinusoidal signal generated is transmitted both to the earphone 42 and to a filter 46 whose gain Go and phase ⁇ are adjustable by the operator.
  • the operator has the possibility of adjusting the gain and the phase of the filter 46 for a sinusoidal signal of frequency f given until a cancellation of the sound perceived at the level of his inner ear I.
  • the operator thus provides the gain and the phase of the filter 46 for each frequency f, allowing a cancellation of the sound perceived at the level of the inner ear.
  • the transfer function Hg is obtained by measurement as explained above and stored, and the respective transfer functions of the transducer 8 and the earphone 42 are known. Therefore, it is possible to calculate the ratio R.
  • the experimental protocol is repeated for a plurality of operators, thus making it possible to obtain a plurality of subjective measurements for the transfer function Hg in the set of frequencies, and to deduce therefrom a mean transfer function.
  • Equation (Eq 4) makes it possible to determine the transfer function H F o of the filter 32 to be applied in order to cancel the ambient sound signal Sb, picked up by the microphone 40, by bone conduction via a transducer 8.
  • the transfer function H F o is thus computable by applying the equation (Eq 7) above, in which H g is the transfer function measured as above.
  • the transfer functions H m ⁇ H RT and H are determined as is known in the field of active noise reduction, using an acoustic model in an acoustic chamber with a frequency sweep from 20Hz to 20,000Hz.
  • a suitable transfer function is applied, taking into account a transverse bone propagation, that is to say a conduction bone of the vibratory signal emitted by the transducer located on the left to the right inner ear of the user, and vice versa, a bone conduction of the vibratory signal emitted by the right transducer to the left inner ear.
  • FIG. 5 diagrammatically illustrates the principle of osteophonic noise reduction in this second embodiment.
  • Two similar transducers 8, 8 'and having the same transfer function H TO are considered, respectively annotated G for the left transducer positioned on the left lateral part of the user's skull and D for the right transducer positioned on the right lateral part. of the user's skull.
  • the points 1 G and 1 D respectively denote the entry points of the left and right inner ear of the user, and the points E G and E D the respective entry points of the entries of the left and right external auditory canals. .
  • the respective left and right transfer functions corresponding to the noisy environment may be different, and that a different filtering H F o G and H F o D is applied as input to transducers 8, 8 'respectively.
  • a microphone 48 is connected to the left transducer 8 and a microphone 50 is connected to the right transducer 8 '.
  • FIG. 6 A schematic representation of a protocol for determining the ratio P 'is illustrated in FIG. 6.
  • the listener 52 is placed on the opposite side of the osteophonic transducer 8.
  • the conduit of the external ear on the same side as the osteophonic transducer 8 is obstructed by an ear plug 58 for example, to avoid interference.
  • a generator 54 of sinusoidal signals similar to the generator 44 of the figure
  • the operator has the possibility of adjusting the gain and the phase of the filter 56 for a sinusoidal signal of frequency f given until a cancellation of the sound perceived at the level of his inner ear I.
  • the operator thus provides the gain and the filter phase 56 for each frequency f, allowing a cancellation of the sound perceived at the inner ear, between the sound signal supplied via the earphone 52 and the vibratory signal transmitted by bone conduction from the transducer 8.
  • H ' g the function of transfer of the filter 56
  • H TO the transfer function of the transducer 8
  • H T At the transfer function of the receiver 52, the following relation is verified:
  • H TA 'H CA ⁇ H g ' H TO 'H co ( Ec l 1 4 )
  • the function H ' g is provided by experimental measurements for a set of frequency values in the frequency band under consideration.
  • the ratio P 'can then be calculated for this set of frequencies by virtue of the relationship provided by the equation (Eq 1 5), knowing the respective transfer functions of the earphone 52 and the transducer 8. Then, it is possible to to deduce the transfer functions H FO G and H FO D to be implemented by the respective filters of the electronic cards associated with each acoustic module 4.
  • the transfer functions H FO and H FO are obtained, according to one embodiment of the invention, by the implementation of a determination method whose main steps are illustrated in FIG. 7.
  • a first step 70 the transfer functions H b G and H b D representative of the characteristics of the environment are calculated, according to a conventional acoustic chamber measurement protocol as briefly explained above.
  • step 72 the transfer functions H g and H g 'are evaluated in the following step 72, according to, for example, the protocols described with reference to FIGS. 4 and 6.
  • step 74 the combined transfer function H m H TA is evaluated, according to a conventional acoustic chamber measurement protocol as briefly explained above.
  • Steps 70, 72 and 74 may be performed in a different order.
  • the determined transfer functions are stored in a memory associated with a calculation processor for all the frequencies of the desired frequency interval.
  • step 76 the transfer functions H FO G and H FO D are determined by calculation, using the relationships (Eq 16) and (Eq 17) above.
  • the respective transfer functions thus determined are each implemented in an electronic filtering circuit of a filter card of an acoustic osteophonic noise reduction module.

Abstract

L'invention concerne un dispositif acoustique (2) apte à réaliser une réduction active de bruit, positionnable sur la tête d'un utilisateur, comprenant au moins un microphone apte à capter un signal sonore représentatif d'un bruit ambiant, comportant au moins un module acoustique (4) de réduction active de bruit comprenant un transducteur ostéophonique (8), apte à être positionné sur un flanc latéral de la tête de l'utilisateur et à émettre un signal vibratoire transformé par conduction osseuse en un signal acoustique perceptible par l'utilisateur, connecté audit microphone, tandis que ledit au moins un module acoustique (4) comporte un circuit électronique apte à générer un signal vibratoire permettant d'atténuer la perception dudit bruit ambiant par l'utilisateur.

Description

Dispositif acoustique apte à réaliser une réduction active de bruit
La présente invention concerne un dispositif acoustique apte à réaliser une réduction active de bruit, positionnable sur la tête d'un utilisateur.
L'invention se situe dans le domaine de la réduction active de bruit.
II existe différents dispositifs acoustiques de réduction de bruit ambiant, notamment des casques comportant un système de réduction active de bruit. En général, un tel casque comporte deux écouteurs, positionnés classiquement sur les oreilles d'un utilisateur. Chaque écouteur est équipé d'un microphone apte à capter un signal sonore représentatif du bruit ambiant, dit signal de bruit. La réduction active de bruit est alors réalisée par émission par les écouteurs, au niveau de l'entrée du canal auditif de l'utilisateur, d'un signal sonore aérien qui est calculé pour compenser le signal de bruit capté, également appelé « contre-bruit ».
L'invention a pour objet de proposer un dispositif acoustique de réduction de bruit ambiant permettant une meilleure atténuation de bruit sans encombrement pour l'utilisateur.
A cet effet, l'invention propose un dispositif acoustique apte à réaliser une réduction active de bruit, positionnable sur la tête d'un utilisateur, comprenant au moins un microphone apte à capter un signal sonore représentatif d'un bruit ambiant. Le dispositif acoustique comporte au moins un module acoustique de réduction active de bruit comprenant un transducteur ostéophonique, apte à être positionné sur un flanc latéral de la tête de l'utilisateur et à émettre un signal vibratoire transformé par conduction osseuse en un signal acoustique perceptible par l'utilisateur, connecté audit microphone, alors que ledit au moins un module acoustique comporte un circuit électronique apte à générer un signal vibratoire permettant d'atténuer la perception dudit bruit ambiant par l'utilisateur.
Avantageusement, le dispositif acoustique selon l'invention comporte un transducteur ostéophonique apte à appliquer une réduction active de bruit. Ainsi, dans un mode de réalisation, l'encombrement pour l'utilisateur est minimal, aucune obturation des oreilles n'étant nécessaire pour réaliser une réduction active de bruit.
Le dispositif acoustique selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou en combinaison :
- ledit circuit électronique implémente un filtre défini par une fonction de transfert de réduction de bruit, ladite fonction de transfert étant déterminée pour réaliser une atténuation de bruit en fonction d'une conduction osseuse directe entre le transducteur ostéophonique et l'oreille interne d'un utilisateur située du même côté que ledit transducteur ; - ladite fonction de transfert de réduction de bruit est fonction d'un rapport d'une fonction de transfert de conduction osseuse directe représentative de ladite conduction osseuse et d'une fonction de transfert de conduction aérienne représentative de la conduction d'un signal acoustique aérien entre une oreille externe et une oreille interne situées d'un même côté ;
- ladite fonction de transfert est définie par la formule :
dans laquelle R est ledit rapport d'une fonction de transfert de conduction osseuse directe et de la fonction de transfert de conduction aérienne, H est une fonction de transfert caractéristique du bruit ambiant, Hm est la fonction de transfert dudit microphone et HT0 est la fonction de transfert dudit transducteur ostéophonique ;
- il comporte deux dits modules acoustiques de réduction active de bruit aptes à être positionnés sur des côtés latéraux opposés de la tête d'un utilisateur ;
- chaque module acoustique de réduction active de bruit comporte un transducteur ostéophonique et un circuit électronique implémentant un filtre défini par une fonction de transfert de réduction de bruit, ladite fonction de transfert étant déterminée en fonction d'une conduction osseuse directe et d'une conduction osseuse transverse d'un signal vibratoire en provenance du transducteur ostéophonique opposé ;
- il comporte en outre un module de réduction active de bruit par transmission d'un signal de contre-bruit aérien.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif acoustique selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 représente schématiquement une carte électronique du dispositif acoustique selon l'invention ;
- la figure 3 est un schéma de principe de réduction active de bruit selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 4 représente schématiquement un protocole de mesure de fonction de transfert de conduction osseuse directe ;
- la figure 5 est un schéma de principe de réduction active de bruit selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 6 représente schématiquement un protocole de mesure de fonction de transfert de conduction osseuse transverse, et ;
- la figure 7 est un ordinogramme des principales étapes d'un procédé de détermination de fonctions de transfert de réduction active de bruit par voie ostéophonique.
Le dispositif acoustique 2 de la figure 1 comprend deux modules acoustiques latéraux 4 de réduction active de bruit par voie ostéophonique qui sont similaires. Le dispositif acoustique 2 est adapté pour être positionné sur la tête d'un utilisateur (non représentée), les modules acoustiques latéraux 4 étant positionnés en contact avec le crâne de l'utilisation, de préférence au niveau de ses tempes.
Un module acoustique 4 comprend un transducteur ostéophonique 8 et un boîtier 10, comportant un microphone apte à capter un signal sonore représentatif d'un son ambiant, typiquement un bruit ambiant.
Le transducteur ostéophonique 8 comporte un élément émetteur non représenté, apte à transformer un signal sonore en un signal vibratoire, transmis au nerf auditif de l'utilisateur par conduction osseuse. Ainsi, un signal sonore transformé par conduction osseuse en un signal acoustique perceptible par l'utilisateur au niveau de son oreille interne. L'élément émetteur est protégé par une coque de protection 12, qui est de préférence composée de deux demi-coques emboîtées. Les demi-coques sont, par exemple, en matière plastique et moulées par injection.
Le boîtier 10 comporte également une carte électronique non représentée, qui sera décrite plus en détail en référence à la figure 2, et qui est reliée au microphone de capture de son ambiant et qui comprend un circuit électronique de filtrage permettant de générer, à partir du signal sonore capté, un signal électrique dit de « contre-bruit », transformé en signal vibratoire par le transducteur ostéophonique 8 et apte à amoindrir ou à annuler complètement la perception du signal sonore ambiant au niveau du nerf auditif de l'utilisateur. Ainsi, dans un mode de réalisation, une onde sonore ambiante est annulée par conduction osseuse.
Le dispositif acoustique 2 comporte également un organe maintien mécanique 14, qui est dans cet exemple un bandeau rigide apte à supporter les modules acoustiques 4 en position adéquate, en appui contre les tempes de l'utilisateur. De préférence, le bandeau rigide 14 est de longueur réglable.
De plus, optionnellement, le dispositif acoustique 2 comporte également un organe de maintien complémentaire 16, qui est dans cet exemple de réalisation un bandeau souple 16, de préférence de longueur réglable, positionnable sur le dessus de la tête de l'utilisateur afin d'assurer un maintien fiable. Une articulation 20, entre une pièce de fixation 22 d'un module acoustique 4 aux organes de maintien 14, 16 est également prévue. L'articulation 20 est propre à permettre un positionnement adéquat des modules acoustiques sur la tête d'un utilisateur. Dans un mode de réalisation, l'articulation 20 est équipée d'un ressort non représenté, propre à assurer un rappel du module acoustique 4 vers une position de repos.
Selon une variante simplifiée non représentée, le dispositif acoustique selon l'invention est équipé d'un seul module acoustique latéral de réduction active du bruit, positionné sur un seul côté du crâne de l'utilisateur.
Il est entendu que les modules acoustiques 4 de réduction de bruit par voie ostéophonique sont représentés et décrits en détail.
Cependant, tout dispositif acoustique ou casque, comportant de tels modules acoustiques, fait partie de l'invention.
Selon une variante, un ou deux modules acoustiques 4 de réduction de bruit par voie ostéophonique sont intégrés dans un dispositif de réduction de bruit classique, de type casque anti-bruit, afin de combiner la réduction de bruit par voie aérienne par génération d'un signal acoustique aérien de contre-bruit et la réduction de bruit par voie ostéophonique.
Une carte électronique 30 selon l'invention est représentée à la figure 2. Un signal de bruit ambiant Sb est capté par le microphone. Un module de filtrage 32 est relié au microphone, ce module mettant en œuvre une fonction de transfert HFo permettant de déterminer le signal électrique, équivalent au gain et à la phase près, au signal ostéophonique à transmettre par conduction osseuse pour annuler le signal de bruit Sb.
Selon un premier mode de réalisation, la fonction de transfert HFo est déterminée pour un dispositif acoustique 2 muni d'un seul module acoustique 4 de réduction de bruit par voie ostéophonique. La fonction de transfert HFo ainsi déterminée s'applique également dans le cas d'un dispositif acoustique 2 muni de modules acoustiques 4 droite et gauche, mais en supposant des conditions de bruit ambiantes équivalentes au niveau des oreilles droite et gauche de l'utilisateur, et en considérant une conduction osseuse directe uniquement.
Afin d'expliciter comment déterminer la fonction de transfert HFO dans ce premier mode de réalisation, la figure 3 illustre schématiquement le principe de la réduction de bruit par voie ostéophonique dans ce mode de réalisation.
Dans cet exemple, le cas d'un module acoustique 4 placé du côté latéral gauche de l'utilisateur est considéré. Il est entendu que le principe décrit ci-après s'applique de manière symétrique lorsqu'un module acoustique 4 est placé du côté latéral droit du crâne de l'utilisateur. Seul le transducteur 8 faisant partie du module acoustique 4 est représenté. Le point lG représente l'oreille interne gauche de l'utilisateur, et le point EG le point d'entrée du conduit auditif gauche ou oreille externe.
Des ondes sonores 38 de bruit sont transmises par voie aérienne, et captées par le microphone 40. Selon une modélisation de principe, une fonction de transfert HCo définit la conduction par voie osseuse entre l'émission de signal vibratoire par le transducteur 8 et l'oreille interne lG. La fonction de transfert globale entre l'entrée du microphone 40 et l'émission de signal vibratoire ostéophonique est notée HG. Similairement, une fonction de transfert HCA représente la conduction d'un signal sonore aérien entre l'oreille externe EG et l'oreille interne lG, il s'agit de la fonction de transfert de l'oreille interne et moyenne. La fonction de transfert Hb G est la fonction de transfert caractéristique de l'environnement bruité, également utilisée dans le cadre de la réduction de bruit classique.
Afin d'annuler le bruit au niveau de l'oreille interne lG de l'utilisateur, la relation suivante doit être vérifiée :
HG HC0 = -HCA H ° (Eq 1 )
Il en résulte que la fonction de transfert globale HG dépend du rapport R entre la fonction de transfert HCA de l'oreille externe et moyenne et de la fonction de transfert HCo de conduction osseuse : HG = -^ Hh G (Eq 2)
H co
De plus, si on note Hm la fonction de transfert du microphone 40 et HTO la fonction de transfert du transducteur 8, la relation suivante est également vérifiée :
HG = H m - HFO " Hm (Ecl 3)
En combinant les relations (Eq 2) et (Eq 3) ci-dessus, il en résulte :
TJ G TJ G HF0 = -^ = -R (Eq 4)
tu u u u u u
H CO H m H TO H m H TO
Afin de déterminer la fonction de transfert HFO à appliquer, il est donc utile, dans une phase préalable, de déterminer le rapport R=HCA/HCO, ce qui revient, en d'autres termes, à déterminer le signal sonore aérien équivalent, au gain et à la phase près, au signal vibratoire ostéophonique.
Une telle détermination est effectuée, dans un mode de réalisation, selon le protocole schématisé à la figure 4. Un opérateur humain intervient dans cette détermination expérimentale. Comme illustré sur la figure 4, l'opérateur testé est équipé d'un transducteur 8, positionné latéralement, sensiblement dans la région de la tempe, et d'un écouteur 42 positionné sur une oreille, par exemple l'oreille gauche comme dans l'exemple de la figure 3. L'écouteur 42 est un écouteur classique, permettant de transmettre un signal acoustique aérien au niveau de l'oreille externe gauche de l'opérateur. De préférence, l'oreille externe droite est obstruée, par exemple par un bouchon d'oreille, afin d'éviter une éventuelle interférence auditive.
Un générateur 44 de signaux sinusoïdaux permet de générer successivement des signaux pour un ensemble de fréquences variant de 20 Hz à 20kHz. Un signal sinusoïdal généré est transmis à la fois à l'écouteur 42 et à un filtre 46, dont le gain Go et la phase ΔΦο sont réglables par l'opérateur. L'opérateur a la possibilité de régler le gain et la phase du filtre 46 pour un signal sinusoïdal de fréquence f donnée jusqu'à constater une annulation du son perçu au niveau de son oreille interne I. L'opérateur fournit donc le gain et la phase du filtre 46 pour chaque fréquence f, permettant une annulation du son perçu au niveau de l'oreille interne. En notant Hg la fonction de transfert du filtre 46, HTO la fonction de transfert du transducteur 8 et HTA la fonction de transfert de l'écouteur 42, la relation suivante est vérifiée :
Hg■ HT0■ Hco = -HTA■ HCA (Eq 5)
Ainsi il en est déduit le rapport R=HCA/HCO :
Figure imgf000008_0001
La fonction de transfert Hg est obtenue par mesure comme expliqué ci-dessus et mémorisée, et les fonctions de transfert respectives du transducteur 8 et de l'écouteur 42 sont connues. Par conséquent, il est possible de calculer le rapport R.
En variante, le protocole expérimental est répété pour une pluralité d'opérateurs, permettant ainsi d'obtenir une pluralité de mesures subjectives pour la fonction de transfert Hg dans l'ensemble de fréquences, et d'en déduire une fonction de transfert moyenne.
Ainsi, l'équation (Eq 4) permet de déterminer la fonction de transfert HFo du filtre 32 à appliquer afin de réaliser une annulation du signal sonore ambiant Sb, capté par le microphone 40, par conduction osseuse via un transducteur 8.
Il est à noter que d'un point de vue calculatoire, il est possible de combiner les équations (Eq 4) et (Eq 6), ce qui permet d'obtenir la relation simplifiée suivante pour l'obtention de la fonction de transfert HFO du filtre 32 : HFO = u u H (Eq 7)
H m TA
La fonction de transfert HFo est donc calculable par application de l'équation (Eq 7) ci-dessus, dans laquelle Hg est la fonction de transfert mesurée comme ci-dessus. Les fonctions de transfert Hm ■ HTA et H sont déterminées de manière connue dans le domaine de la réduction active de bruit, à l'aide d'un mannequin acoustique dans une chambre acoustique, avec un balayage de fréquence de 20Hz à 20000Hz.
Selon un deuxième mode de réalisation, dans un dispositif acoustique de réduction de bruit comportant deux modules acoustiques 4 de réduction de bruit, une fonction de transfert adaptée est appliquée, prenant en compte une propagation osseuse transverse, c'est-à-dire une conduction osseuse du signal vibratoire émis par le transducteur situé à gauche jusqu'à l'oreille interne droite de l'utilisateur, et vice-versa, une conduction osseuse du signal vibratoire émis par le transducteur droit jusqu'à l'oreille interne gauche.
De manière analogue à la figure 3, la figure 5 illustre schématiquement le principe de la réduction de bruit par voie ostéophonique dans ce deuxième mode de réalisation.
Deux transducteurs 8, 8' similaires et ayant une même fonction de transfert HTO sont considérés, respectivement annotés G pour le transducteur gauche positionné sur la partie latérale gauche du crâne de l'utilisateur et D pour le transducteur droit positionné sur la partie latérale droite du crâne de l'utilisateur. Les points lG et lD désignent respectivement les points d'entrée de l'oreille interne gauche et droite de l'utilisateur, et les points EG et ED les points d'entrée respectifs des entrées des conduits auditifs externes gauche et droit. Il est supposé que les conduits auditifs internes d'une part et la conduction osseuse d'autre part sont symétriques pour un utilisateur moyen, donc une seule fonction de transfert HCo de conduction osseuse directe, Η∞' de conduction osseuse transverse et HCA de conduction aérienne de l'oreille moyenne et de l'oreille interne sont considérées.
Extérieurement, dans la plus grande généralité, il est considéré que les fonctions de transfert respectives gauche et droite correspondant à l'environnement bruité peuvent être différentes, et qu'un filtrage différent HFoG et HFoD est appliqué en entrée des transducteurs 8, 8' respectifs. Un microphone 48 est relié au transducteur gauche 8 et un microphone 50 est relié au transducteur droit 8'.
Afin d'obtenir une annulation simultanée du bruit perçu au niveau des deux oreilles internes, les relations suivantes sont vérifiées :
HG - Hco + H° - HCA + Hco - HD = 0 (Eq 8) HD - HCO + H ° - HCA + HCO - HG = 0 (Eq 9)
On obtient ensuite par calcul :
H° = ^P-Ï)- \H» - P - H^ ( EQ 1 0) Η- =^ρ-^ ^ P ~ H^ (Eq 1 1 )
H H
Où R =—— comme précédemment, et P =—— est le rapport entre fonction de
H co H CO
transfert de conduction osseuse transverse et fonction de transfert de conduction osseuse directe.
Si on considère que les fonctions de transfert H et H " sont identiques : H = H " = HB , les équations (Eq 10) et (Eq 1 1 ) se simplifient comme suit : HD = He = -JL. Hb (Eq 12)
Pour déterminer les fonctions de transfert, il est utile de déterminer le rapport P des fonctions de transfert respectives de conduction osseuse directe et transverse. Dans un mode de réalisation, la relation suivante est utilisée :
Figure imgf000010_0001
Ainsi, il suffit de déterminer P'= HCO I HCA , rapport qui peut être mesuré de manière expérimentale, de manière analogue au protocole expérimental décrit ci-dessus en référence à la figure 4.
Une représentation schématique d'un protocole de détermination du rapport P' est illustrée à la figure 6. Dans le mode de réalisation de la figure 6, l'écouter 52 est placé sur le côté opposé du transducteur ostéophonique 8. Le conduit de l'oreille externe du même côté que le transducteur ostéophonique 8 est obstrué par un bouchon d'oreille 58 par exemple, afin d'éviter toute interférence.
Un générateur 54 de signaux sinusoïdaux, analogue au générateur 44 de la figure
4, permet de générer successivement des signaux pour un ensemble de fréquences variant de 20 Hz à 20kHz. Un signal sinusoïdal généré est transmis à la fois à l'écouteur
52 et à un filtre 56, dont le gain G'0 et la phase ΔΦΌ sont réglables par l'opérateur.
L'opérateur a la possibilité de régler le gain et la phase du filtre 56 pour un signal sinusoïdal de fréquence f donnée jusqu'à constater une annulation du son perçu au niveau de son oreille interne I. L'opérateur fournit donc le gain et la phase du filtre 56 pour chaque fréquence f, permettant une annulation du son perçu au niveau de l'oreille interne, entre le signal sonore fourni via l'écouteur 52 et le signal vibratoire transmis par conduction osseuse à partir du transducteur 8. En notant H'g la fonction de transfert du filtre 56, HTO la fonction de transfert du transducteur 8 et HTA la fonction de transfert de l'écouteur 52, la relation suivante est vérifiée :
HTA ' HCA = ~Hg ' HTO ' Hco (Ecl 1 4)
Le rapport P' s'en déduit par :
■ TA
F = (Eq 15)
H„ · ΗΊ
La fonction H'g est fournie par mesures expérimentales, pour un ensemble des valeurs de fréquences dans la bande de fréquence considérée. Le rapport P' peut alors être calculé pour cet ensemble de fréquences grâce à la relation fournie par l'équation (Eq 1 5) , connaissant les fonctions de transfert respectives de l'écouteur 52 et du transducteur 8. Ensuite, il est possible d'en déduire les fonctions de transfert HFO G et HFO D à implémenter par les filtres respectifs des cartes électroniques associées à chaque module acoustique 4.
Il est à noter que les fonctions de transfert HFoG et HFoD sont calculables
H
directement par les formules suivantes, utilisant le rapport Q = Ηα et Ηα' étant les
H .
fonctions de transfert des filtres respectifs 42 et 52, déterminées expérimentalement comme exposé ci-dessus.
Figure imgf000011_0001
Les fonctions de transfert HFO et HFO sont obtenues, selon un mode de réalisation de l'invention, par la mise en œuvre d'un procédé de détermination dont les principales étapes sont illustrées à la figure 7.
Dans une première étape 70, les fonctions de transfert Hb G et Hb D représentatives des caractéristiques de l'environnement sont calculées, selon un protocole de mesure classique en chambre acoustique comme brièvement expliqué ci-dessus.
Ensuite, les fonctions de transfert Hg et Hg' sont évaluées à l'étape suivante 72, selon par exemple les protocoles décrits en référence aux figures 4 et 6. A l'étape 74, la fonction de transfert combinée Hm■ HTA est évaluée, selon un protocole de mesure classique en chambre acoustique comme brièvement expliqué ci- dessus.
Les étapes 70, 72 et 74 peuvent être effectuées dans un ordre différent. Les fonctions de transfert déterminées sont mémorisées dans une mémoire associée à un processeur de calcul pour l'ensemble des fréquences de l'intervalle de fréquence souhaité.
Ensuite, à l'étape 76, les fonctions de transfert HFO G et HFO D sont déterminées par calcul, en utilisant les relations (Eq 16) et (Eq 17) ci-dessus.
Les fonctions de transfert respectives ainsi déterminées sont implémentées chacune dans un circuit électronique de filtrage d'une carte de filtrage d'un module acoustique de réduction ostéophonique de bruit.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Dispositif acoustique (2) apte à réaliser une réduction active de bruit, positionnable sur la tête d'un utilisateur, comprenant au moins un microphone apte à capter un signal sonore représentatif d'un bruit ambiant, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module acoustique (4) de réduction active de bruit comprenant un transducteur ostéophonique (8, 8'), apte à être positionné sur un flanc latéral de la tête de l'utilisateur et à émettre un signal vibratoire transformé par conduction osseuse en un signal acoustique perceptible par l'utilisateur, connecté audit microphone, et en ce que ledit au moins un module acoustique (4) comporte un circuit électronique (30) apte à générer un signal vibratoire permettant d'atténuer la perception dudit bruit ambiant par l'utilisateur.
2. - Dispositif acoustique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit circuit électronique (30) implémente un filtre (32) défini par une fonction de transfert (HFO) de réduction de bruit, ladite fonction de transfert (HFO) étant déterminée pour réaliser une atténuation de bruit en fonction d'une conduction osseuse directe entre le transducteur ostéophonique (8, 8') et l'oreille interne d'un utilisateur située du même côté que ledit transducteur (8, 8').
3. - Dispositif acoustique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite fonction de transfert (HFo) de réduction de bruit est fonction d'un rapport d'une fonction de transfert de conduction osseuse directe (HCo) représentative de ladite conduction osseuse et d'une fonction de transfert de conduction aérienne (HCA) représentative de la conduction d'un signal acoustique aérien entre une oreille externe et une oreille interne situées d'un même côté.
4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite fonction de transfert est définie par la formule : HF0= -R b-—
Hm -HTO
dans laquelle R est ledit rapport d'une fonction de transfert de conduction osseuse directe (Η∞) et de la fonction de transfert de conduction aérienne (HCA) , H est une fonction de transfert caractéristique du bruit ambiant, Hm est la fonction de transfert dudit microphone et HT0 est la fonction de transfert dudit transducteur ostéophonique (8,8').
5. -Dispositif acoustique selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte deux dits modules acoustiques (4) de réduction active de bruit aptes à être positionnés sur des côtés latéraux opposés de la tête d'un utilisateur.
6. - Dispositif acoustique selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque module acoustique (4) de réduction active de bruit comporte un transducteur ostéophonique (8,8') et un circuit électronique (30) implémentant un filtre (32) défini par une fonction de transfert (HFO) de réduction de bruit, ladite fonction de transfert (HFO) étant déterminée en fonction d'une conduction osseuse directe (HCo) et d'une conduction osseuse transverse (Η∞') d'un signal vibratoire en provenance du transducteur ostéophonique opposé.
7. - Dispositif acoustique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un module de réduction active de bruit par transmission d'un signal de contre-bruit aérien.
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