WO2018024974A1 - Dispositif d'etalonnage de microphones - Google Patents

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WO2018024974A1
WO2018024974A1 PCT/FR2017/052148 FR2017052148W WO2018024974A1 WO 2018024974 A1 WO2018024974 A1 WO 2018024974A1 FR 2017052148 W FR2017052148 W FR 2017052148W WO 2018024974 A1 WO2018024974 A1 WO 2018024974A1
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microphone
microphones
sound
processing device
digital audio
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PCT/FR2017/052148
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Inventor
Jacques Delacoux
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Aaton Digital
Sas Ithaki
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    • H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
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    • H04R2201/02—Details casings, cabinets or mounting therein for transducers covered by H04R1/02 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/028—Structural combinations of loudspeakers with built-in power amplifiers, e.g. in the same acoustic enclosure

Definitions

  • the present application relates to a device and method for calibrating microphones in an electronic system, including a sound pickup system.
  • Some electronic systems including sound recording systems, may include a plurality of microphones, particularly for improving the quality of the recorded acoustic information and / or extracting information about sound sources and / or surroundings.
  • FIG. 1 represents, partly and schematically, an exemplary sound pickup system 10 comprising a plurality of microphones 12 which are distributed over the site 14 on which sound recording is performed.
  • the microphones 12 are connected to an audio signal processing device 16.
  • the microphones 12 transmit to the processing device 16 analog or digital electrical signals resulting from the conversion of the sound waves, and the processing device 16 applies a processing to the audio signals digital from signals provided by the microphones, and for example produces and stores digital audio files.
  • the processing device 16 When processing the signals provided by the microphones 12, the processing device 16 generally operates by default as if the properties of the microphones 12 were identical.
  • An example of a property is the time that elapses between the moment of reception of a sound wave by the microphone 12 and the moment at which the processing device 16 begins to perform a processing on the digital audio signal obtained by analog conversion / digital signal picked up by the microphone 12. This delay is called transmission delay thereafter.
  • Other examples of microphone properties are phase shift and gain when converting the sound signal.
  • the properties of the microphones 12 are generally not identical.
  • the transmission delays associated with the microphones are generally not identical and must be taken into account when generating the audio files by the processing device 16, so that, when these audio files are listened to, a suitable sound reproduction is obtained. Transmission delays differ especially between analog microphones and digital microphones.
  • An analog microphone transmits to the processing device an analog signal representative of the sound waves received by the microphone and the processing device performs the analog / digital conversion of this analog signal.
  • An analog microphone is generally connected to the processing device by a wired link so that the duration of the analog signal transfer from the analog microphone to the processing device is negligible.
  • a digital microphone includes a digital-to-analog converter that converts the analog signal from the conversion of the sound signal into a digital signal transmitted to the processing device.
  • the transmission of the digital or analog microphone signals to the processing device 16 may be a wireless transmission using electromagnetic waves.
  • the transmission delay of the microphone then includes, in addition, the delay for the transmission and reception of electromagnetic waves but also the delay for possible encoding and error correction processing by the transmitter.
  • FIG. 1 schematically shows four microphones 12 including three microphones 12 connected to the processing device 16 by a wire link 18 and a microphone 12 connected to the processing device 16 by a wireless link 20.
  • the compensation of the differences between the transmission delays of the microphones 12 may include the addition by an operator of variable delays, stored by the processing device 16, so that the start times of recording of the audio files are identical.
  • the compensation of the differences between the amplification ratios and the phase offsets of the microphones 12 may include the addition of a filter applied by the processing device 16 to the signals supplied by the microphones 12 so that the Recorded audio files correspond to the audio files that would be obtained if the amplification ratios and phase shifts of the microphones 12 were identical.
  • An exemplary calibration method of the sound pickup system 10 comprises the emission by a sound generator 24, for example a loudspeaker, possibly controlled by the processing device 16, of several known sequences of sound signals and the analyzing the audio files provided by the processing device 16 following the acquisition of these sound signal sequences by the microphones 12.
  • a sound generator 24 for example a loudspeaker, possibly controlled by the processing device 16, of several known sequences of sound signals and the analyzing the audio files provided by the processing device 16 following the acquisition of these sound signal sequences by the microphones 12.
  • a disadvantage is that it can then be difficult from the analysis of the audio files to separate, for each microphone 12, the transmission delay associated with the microphone 12 of the propagation delay.
  • An object of an embodiment is to provide a calibration device of a sound pickup system that overcomes all or part of the disadvantages of the devices described above.
  • Another object of an embodiment is that the calibration can be performed automatically.
  • Another object of an embodiment is that the calibration can be performed in a simple manner.
  • Another object of an embodiment is that the calibration can be performed quickly.
  • an embodiment provides a calibration device comprising a sound pickup system comprising microphones connected to an audio signal processing device, the calibration device further comprising an enclosure containing at least a portion of the processing device, a sound generator connected to the processing device, and a microphone holder adapted to hold the microphones at the same distance from the sound generator.
  • the device further comprises an accumulator battery.
  • the sound generator is located between the support and the processing device.
  • the sound generator is in contact with the support.
  • the support is at least partly made of an elastic material.
  • the support comprises holes receiving the microphones, and at least one of the holes has a shape at least partially complementary to one of the microphones.
  • the minimum distance separating each microphone from the sound generator is less than 20 cm.
  • the number of microphones is greater than or equal to five.
  • One embodiment also provides for the use of the calibration device as previously defined for the calibration of the microphones of the sound recording system.
  • the use comprises the following steps:
  • the use further comprises the step of adding, for at least one of the microphones, a delay by the processing device during subsequent acquisitions of digital audio signals representative of sound signals picked up by said microphone.
  • FIG. 1 described above, partially and schematically shows an example of sound recording system
  • Figures 2 and 3 are sectional views, partial and schematic, of an embodiment of a calibration device of a sound recording system
  • Figure 4 is a partial sectional and schematic, similar to Figure 3 of another embodiment of a calibration device of a sound recording system
  • Fig. 5 is a block diagram of one embodiment of a method of calibrating a sound recording system
  • FIG. 6 represents an exemplary envelope of an audio signal emitted by a loudspeaker and the digital audio signals acquired by a processing device of the calibration device of FIG. 2 during the implementation of the method of FIG. calibration illustrated in Figure 5;
  • Fig. 7 is a block diagram of a more detailed embodiment of a step of the calibration method illustrated in Fig. 5.
  • the microphones for the calibration of microphones, it is intended to arrange the microphones near a loudspeaker in a fixed and known configuration. The relative position between each microphone and the speaker is then known beforehand. Preferably, the microphones are arranged so that the propagation delay of the sound waves from the loudspeaker to each microphone is substantially constant. Determining the transmission delays of the microphones is then facilitated.
  • the terms "sound signal” and "acoustic signal” are used interchangeably.
  • FIGS. 2 and 3 are sectional, partial and schematic views of an embodiment of a calibration device 30 of a sound recording system 31.
  • the calibration device 30 comprises an enclosure 32 in which the elements of the sound recording system 31 are arranged, in particular a device for processing sound signals.
  • the chamber 32 further contains a sound generator 36, for example a loudspeaker, preferably connected to the processing device 34 and controlled by the processing device 34.
  • the loudspeaker 36 can be connected to the device treatment 34 by a wired link or be controlled by the processing device 34 by a wireless link, including implementing electromagnetic waves.
  • the loudspeaker 36 is preferably located above the processing device 34.
  • the processing device 34 corresponds, for example, to the product marketed by Aaton-Digital under the name Cantar-X3.
  • the processing device 34 may comprise a dedicated electronic circuit and / or a processor, for example a microcontroller, adapted to execute the instructions of a computer program stored in a memory.
  • the speaker 36 may be a broadband speaker.
  • An electric storage battery 38 for the power supply of the treatment device 34 and / or the speaker 36 may be disposed in the enclosure 32.
  • the battery 38 may be located between the treatment device 34 and the loudspeaker 34.
  • the processor 34 may be located between the loudspeaker 36 and the battery 38.
  • the loudspeaker 36 and / or the electric storage battery 38 may be integrated wholly or partly into the processing device 34.
  • the pick-up system 31 further includes microphones 40 connected to the processing device 34.
  • the number of microphones 40 may be between 2 and 50, preferably between 2 and 20.
  • a processing device 34 connected to five microphones 40.
  • Each microphone 40 may be connected to the processing device 34 by a wire link or a wireless link implementing the transmission of electromagnetic waves.
  • FIG. 2 there are shown five microphones 40 including two microphones each of which is connected to the processing device 34 by a cable 42 and a microphone transmits signals to the processing device 34 via a wireless link, no represented.
  • Each microphone 40 comprises a transducer adapted to receive an acoustic signal S (t) and to convert it into an analog electrical signal S e (t), also called analog audio signal, where t indicates a time variable.
  • S (t) an acoustic signal
  • S e (t) an analog electrical signal
  • t indicates a time variable.
  • Each microphone 40 has a transfer function H which, in the frequency domain, is given by the following relation (1):
  • ⁇ ( ⁇ ) ⁇ ( ⁇ ) ⁇ ( ⁇ ( ⁇ )) (1)
  • ⁇ the pulsation of the acoustic signal
  • A the conversion gain that can depend on the frequency
  • ⁇ the phase shift that can depend on the frequency
  • the processing device 34 is adapted to determine, for each microphone 40, a digital audio signal S n from the analog audio signal S e (t).
  • the microphone 40 can transmit the analog audio signal S e (t) to the processing device 34 which then converts the analog audio signal to obtain the digital audio signal S n .
  • the microphone 40 can perform the analog-to-digital conversion of the analog audio signal S e (t) and directly supply the digital audio signal S n to the processing device 34.
  • the processing device 34 is adapted to perform a processing on the digital audio signal S n to provide a digital audio file.
  • the processing may comprise the conditioning of the digital audio signal S n , for example the application of a filter to the digital audio signal, the mixing of the digital audio signal with another digital audio signal and / or the recording of the digital audio file comprising the digital audio signal S n and possibly additional data.
  • the transmission delay of the microphone 40 corresponds to the delay between the moment when the microphone begins to receive the sound signal S (t) and the moment when the processing device 34 starts the processing applied to the digital audio signal, for example the moment where the processing device 34 starts the conditioning of the digital audio signal S n , the moment when the processing device 34 starts mixing the digital audio signal S n with another digital audio signal or the moment when the processing device 34 starts to storing the digital audio file representative of the sound signal S (t).
  • the calibration device 30 further comprises a support 44 disposed at least partially in the enclosure 32 and comprising holes 46 in which the microphones 40 are arranged in part.
  • the support 40 is in contact with the loudspeaker 40. 36.
  • the support 44 comprises an elastic material at least at each hole 46 so that the support 44 can slightly deform upon insertion of the microphone 40 into the hole 46.
  • the support 44 is, for example, at least partly foam.
  • each hole 46 has a shape complementary to a part of a microphone 40 so that, when a microphone 40 is disposed in a hole 46, the microphone 40 remains substantially immobile with respect to the speaker 32, for example by the friction exerted by the support 44 on the microphone 40.
  • the holes 46 present in the support 44 may be identical. Alternatively, the holes 46 may have different shapes in the case where microphones of different shapes are used. In Figure 3, the holes 46 are shown in an aligned fashion.
  • the enclosure 32 may be a single piece or comprise several pieces connected to each other.
  • the enclosure 32 may comprise a frame whose internal wall has a shape complementary to the various elements housed in the enclosure 32.
  • shims may, in addition, be arranged in the enclosure 32, between the enclosure 32 and the processing device 34, the battery 38, the loudspeaker 36 and / or the support 44 to facilitate the holding in position of these elements in the enclosure 32.
  • the enclosure 32 is made of plastic material.
  • Figure 4 is a view similar to Figure 3 of another embodiment of the support 44 in which the holes 46 are arranged at the corners of a regular polygon. Alternatively, the holes 46 may be divided into rows and columns.
  • the support 44 may comprise a plurality of microphone clamps, preferably connected by a frame rigid to each other, each microphone 40 being held by one of the clamps when using the calibration device 30.
  • the capsules of the microphones 40 are preferably placed relative to the speaker 36 so that the sound waves emitted by the loudspeaker are substantially flat when they reach the microphones. 40 and at the same time reach the capsules of the microphones 40.
  • the capsules of the microphones 40 are disposed equidistant from the loudspeaker 36.
  • the distance between the capsule of each microphone 40 and the speaker 36 is between 2 cm and 20 cm, preferably between 2 cm and 10 cm.
  • FIG. 5 represents an embodiment of a method of calibrating the sound recording system 31.
  • Step 50 corresponds to the mounting of the calibration device 30 which comprises the stack, in the chamber 32, of the processing device 34, the battery 38, the loudspeaker 36, and the support 44.
  • the enclosure 32 holds the processor device 34, the battery 38, the speaker 36 and the support 44 in position.
  • the speaker 32 ensures that the microphones 40 remain motionless relative to the loudspeaker 36 during the calibration operation.
  • the process continues in step 52.
  • step 52 sound signals are emitted by the loudspeaker 36. These sound signals are picked up by the microphones 40.
  • Each sound signal may correspond to a pure sound emitted during a determined transmission duration, that is, ie to a sound signal at a single frequency.
  • the frequency of the pure sound can be constant during the duration of emission or vary during the duration of emission.
  • the frequency of the pure sound can increase or decrease with a constant rate of change during the transmission duration, which corresponds to a frequency ramp.
  • step 54 The process continues in step 54.
  • step 54 for each microphone 40, a digital audio signal S n is acquired by the processing device 34 from the sound signal picked up by the microphone in step 52, the digital audio signal S n being received or determined by the processing device 34.
  • the processing device can perform various processing on digital audio signals Sn, including providing and storing audio files.
  • Steps 52 and 54 are repeated for each sound signal provided by loudspeaker 36. The process proceeds to step 56.
  • FIG. 6 schematically shows an exemplary envelope S3 ⁇ 4 of the control signal of loudspeaker 36 for the transmission of a sound signal and the digital audio signals S n] _ and S n 2 acquired by the processing device. 34 from the sound signals that are picked up by two microphones 40 during the transmission of the sound signal by the speaker 36.
  • the envelope Su comprises, for example, successively a rising edge Attack, a steady level zone Sustain, and a falling edge.
  • other forms of envelope S3 ⁇ 4 can be used.
  • the instant t ] _ corresponds to the instant of detection of the rising edge of the signal S n] _ and the instant t2 corresponds to the instant of detection of the rising edge of the signal S n 2 ⁇
  • characteristics of the microphones 40 are determined by the processor 34 from the analysis of the digital audio signals S n provided in step 54.
  • the characteristics can be the transmission delay, the phase shift and / or the amplification ratio of each microphone 40.
  • the shape of the support 44 is known in advance, the relative positions between the microphones 40 placed in the holes 46 and the speaker 36 are known in advance.
  • the propagation delay of each sound signal from the loudspeaker 36 to each microphone 40 is therefore known beforehand.
  • the configuration of the microphones 40 is defined so that the propagation delays of each sound signal emitted by the loudspeaker 36 to the microphones 40 are substantially identical.
  • An exemplary method for analyzing digital audio signals is described in patent application FR 2764088.
  • the analysis method may include comparing the digital audio signals with each other.
  • the analysis method may comprise the determination of the delay At between the instant t] the beginning of the first digital audio signal S n ] _ with respect to the start time -2 of the second digital audio signal S n 2 as acquired by the processing device 34.
  • the instant The beginning of a digital audio signal may correspond to the instant at which the digital audio signal exceeds a threshold.
  • the digital audio signal is compared to a template by temporally moving the template relative to the digital audio signal until a criterion is met, for example the maximum overlap of the digital audio signal by the template.
  • the start time of the digital audio signal is then obtained from the determined position of the template.
  • the processing device 34 can modify some of its operating parameters according to the results obtained in step 56.
  • the processing device 34 is adapted to modify, for each microphone 40 , the delay between the actual start of the digital audio signal acquired by the processing device 34 and corresponding to an audio signal picked up by the microphone 40 and the beginning of the processing applied by the processing device 34 to the digital audio signal. This delay is called the wait time afterwards.
  • the treatment device can shift the start time of the digital audio signal by a time equal to the waiting time.
  • the processing device 34 automatically modifies the delay times associated with the microphones so that processing of the digital audio signals by the processing device starts simultaneously, as if the start times of the digital audio signals were identical.
  • the processing device 34 determines for which microphone 40 the delay At is the highest and, in step 58, the waiting times associated with the other microphones are then modified to that the start time of each digital audio signal corresponds to the start time of the digital audio signal having the highest delay.
  • the processing performed by the processing device 34 may include the introduction of an additional delay for certain digital audio signals, in particular by delaying the start of the recording of digital audio files, for example to achieve a desired sound effect (creating an echo, obtaining an impression of distance, etc.).
  • step 60 the processing device 34 determines whether the digital audio signals satisfy certain criteria. If the digital audio signals do not meet the criteria, the method returns to step 52 and a new calibration operation is performed. For example, digital audio signals can be compared to templates. If the digital audio signals satisfy the criteria, the process proceeds to step 62.
  • step 62 the processing device 34 determines the phase shift between the digital audio signals acquired by the processing device 34 from the sound signals picked up by the microphones 40.
  • the step 62 may not be present.
  • step 64 the processor 34 may indicate to an operator that the calibration operation is complete. For example, it can be provided the display of information on a display screen indicating the delay associated with each microphone 40.
  • Fig. 7 shows a more detailed embodiment of a method for determining the phases of the audio signals at step 62 previously described.
  • step 70 sound signals are emitted by the loudspeaker 36. These sound signals are picked up by the microphones 40. Each sound signal corresponds to a pure sound emitted during a determined transmission duration, that is to say Saying a sound signal at a single frequency.
  • the frequency of the pure sound can be constant during the duration of emission or vary during the duration of emission. By way of example, the frequency of the pure sound can increase or decrease with a constant rate of change during the transmission duration, which corresponds to a frequency ramp.
  • step 72 for each sound signal and for each pair of microphones comprising a first microphone and a second microphone, the processing device 34 can determine the sum of the first digital audio signal associated with the first microphone and the second associated digital audio signal. at the second microphone to determine the phase shift between the first and second digital audio signals.
  • the processing device 34 can modify the digital audio signals S n to compensate for the phase offsets determined in step 72.
  • the processing device 34 determines the digital audio signal having a correct phase and digital audio signals that do not have the correct phase are changed.
  • the correct phase corresponds to the phase common to the largest number of digital audio signals among all the signals acquired by the processing device 34. Steps 52 to 64 of the microphone calibration 40 of the pick-up system 31 may advantageously be performed quickly and automatically by the recording device 31.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'étalonnage (30) comprenant un système de prise de son (31) comprenant des microphones (40) reliés à un dispositif de traitement (34) de signaux audio, le dispositif d'étalonnage comprenant, en outre, une enceinte (32) contenant au moins en partie le dispositif de traitement, un générateur sonore (36) relié au dispositif de traitement, et un support (44) des microphones adapté à maintenir les microphones à la même distance du générateur sonore.

Description

DISPOSITIF D ' ETALONNAGE DE MICROPHONES
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FRl 6/57451 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine
La présente demande concerne un dispositif et un procédé d'étalonnage de microphones dans un système électronique, notamment un système de prise de son.
Exposé de 1 ' art antérieur
Certains systèmes électroniques, notamment les systèmes de prise de son, peuvent comprendre plusieurs microphones, notamment pour améliorer la qualité de l'information acoustique enregistrée et/ou extraire des informations sur les sources sonores et/ou sur les environs.
La figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un exemple de système 10 de prise de son comprenant plusieurs microphones 12 qui sont répartis sur le site 14 sur lequel la prise de son est réalisée. Les microphones 12 sont reliés à un dispositif de traitement de signaux audio 16. Les microphones 12 transmettent au dispositif de traitement 16 des signaux électriques analogiques ou numériques issus de la conversion des ondes sonores, et le dispositif de traitement 16 applique un traitement aux signaux audio numériques à partir des signaux fournis par les microphones, et par exemple produit et mémorise des fichiers numériques audio.
Lors du traitement des signaux fournis par les microphones 12, le dispositif de traitement 16 fonctionne généralement par défaut comme si les propriétés des microphones 12 étaient identiques . Un exemple de propriété est le délai qui s'écoule entre l'instant de réception d'une onde sonore par le microphone 12 et l'instant auquel le dispositif de traitement 16 commence à réaliser un traitement sur le signal audio numérique obtenu par conversion analogique/numérique du signal capté par le microphone 12. Ce délai est appelé délai de transmission par la suite. D'autres exemples de propriétés du microphone sont le décalage de phase et le gain lors de la conversion du signal sonore .
Toutefois, les propriétés des microphones 12 ne sont généralement pas identiques. Par exemple, les délais de transmission associés aux microphones ne sont généralement pas identiques et doivent être pris en compte lors de la génération des fichiers audio par le dispositif de traitement 16, de façon que, lorsque ces fichiers audio sont écoutés, une restitution sonore convenable est obtenue. Les délais de transmission diffèrent notamment entre les microphones analogiques et les microphones numériques . Un microphone analogique transmet au dispositif de traitement un signal analogique représentatif des ondes sonores reçues par le microphone et le dispositif de traitement réalise la conversion analogique/numérique de ce signal analogique. Un microphone analogique est généralement relié au dispositif de traitement par une liaison filaire de sorte que la durée du transfert du signal analogique du microphone analogique au dispositif de traitement est négligeable. Un microphone numérique comprend un convertisseur numérique-analogique qui convertit le signal analogique issu de la conversion du signal sonore en un signal numérique transmis au dispositif de traitement. En outre, la transmission des signaux du microphone numérique ou analogique au dispositif de traitement 16 peut être une transmission sans fil mettant en oeuvre des ondes électromagnétiques. Le délai de transmission du microphone comprend alors, en outre, le délai pour l'émission et la réception des ondes électromagnétiques mais aussi le délai pour l'éventuel traitement d'encodage et de correction d'erreurs par le transmetteur. En figure 1, on a représenté de façon schématique quatre microphones 12 dont trois microphones 12 reliés au dispositif de traitement 16 par une liaison filaire 18 et un microphone 12 relié au dispositif de traitement 16 par une liaison sans fil 20.
Pour certaines applications, il peut être nécessaire de prévoir une étape d'étalonnage du système de prise de son 10 pour déterminer les différences entre les propriétés des microphones 12 et éventuellement déterminer des moyens de compensation de ces différences. A titre d'exemple, la compensation des différences entre les délais de transmission des microphones 12 peut comprendre l'ajout par un opérateur de retards variables, mémorisés par le dispositif de traitement 16, pour que les instants de début d'enregistrement des fichiers audio soient identiques. A titre d'exemple, la compensation des différences entre les rapports d'amplification et les décalages de phase des microphones 12 peut comprendre l'ajout d'un filtrage appliqué par le dispositif de traitement 16 aux signaux fournis par les microphones 12 pour que les fichiers audio enregistrés correspondent aux fichiers audio qui seraient obtenus si les rapports d'amplification et les décalages de phase des microphones 12 étaient identiques.
Un exemple de procédé d'étalonnage du système de prise de son 10 comprend l'émission par un générateur sonore 24, par exemple un haut-parleur, éventuellement commandé par le dispositif de traitement 16, de plusieurs séquences connues de signaux sonores et l'analyse des fichiers audio fournis par le dispositif de traitement 16 suite à l'acquisition de ces séquences de signaux sonores par les microphones 12. Il existe un délai de propagation de chaque signal sonore depuis le haut-parleur 24 jusqu'à chaque microphone 12. Ce délai peut varier d'un microphone à l'autre en fonction de la position relative entre le microphone 12 et le haut-parleur 24. Un inconvénient est qu'il peut alors être difficile à partir de 1 ' analyse des fichiers audio de séparer, pour chaque microphone 12, le délai de transmission associé au microphone 12 du délai de propagation.
Il peut alors être difficile d'adapter de façon automatique les moyens de compensation déterminés lors de l'étalonnage à une nouvelle disposition des microphones, et un opérateur doit généralement réaliser une adaptation manuelle des moyens de compensation à chaque nouvelle disposition des microphones, ce qui est une opération longue et fastidieuse. Résumé
Un objet d'un mode de réalisation est de prévoir un dispositif d'étalonnage d'un système de prise de son qui pallie tout ou partie des inconvénients des dispositifs décrits précédemment .
Un autre objet d'un mode de réalisation est que l'étalonnage peut être réalisé de façon automatique.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que l'étalonnage peut être réalisé de façon simple.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que l'étalonnage peut être réalisé de façon rapide.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif d'étalonnage comprenant un système de prise de son comprenant des microphones reliés à un dispositif de traitement de signaux audio, le dispositif d'étalonnage comprenant, en outre, une enceinte contenant au moins en partie le dispositif de traitement, un générateur sonore relié au dispositif de traitement, et un support des microphones adapté à maintenir les microphones à la même distance du générateur sonore.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend, en outre, une batterie d'accumulateurs. Selon un mode de réalisation, le générateur sonore est situé entre le support et le dispositif de traitement.
Selon un mode de réalisation, le générateur sonore est au contact du support.
Selon un mode de réalisation, le support est au moins en partie réalisé en un matériau élastique.
Selon un mode de réalisation, le support comprend des trous recevant les microphones, et au moins l'un des trous a une forme au moins en partie complémentaire de l'un des microphones.
Selon un mode de réalisation, la distance minimale séparant chaque microphone du générateur sonore est inférieure à 20 cm.
Selon un mode de réalisation, le nombre de microphones est supérieur ou égal à cinq.
Un mode de réalisation prévoit également l'utilisation du dispositif d'étalonnage tel que défini précédemment pour l'étalonnage des microphones du système de prise de son.
Selon un mode de réalisation, l'utilisation comprend les étapes suivantes :
émission d'au moins un signal sonore par le générateur sonore ;
captâtion du signal sonore par chaque microphone et, pour chaque microphone, acquisition d'un signal audio numérique par le dispositif de traitement ; et
analyse des signaux audio numériques pour déterminer, pour chaque microphone, au moins une caractéristique parmi le délai de transmission, le décalage de phase et le gain de conversion du microphone.
Selon un mode de réalisation, l'utilisation comprend, en outre, l'étape d'ajout, pour au moins l'un des microphones, d'un retard par le dispositif de traitement lors d'acquisitions ultérieures de signaux audio numériques représentatifs de signaux sonores captés par ledit microphone. Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1, décrite précédemment, représente de façon partielle et schématique un exemple de système de prise de son ;
les figures 2 et 3 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'un dispositif d'étalonnage d'un système de prise de son ;
la figure 4 est une vue en coupe, partielle et schématique, analogue à la figure 3 d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'étalonnage d'un système de prise de son ;
la figure 5 est un schéma par blocs d'un mode de réalisation d'un procédé d'étalonnage d'un système de prise de son ;
la figure 6 représente un exemple d'enveloppe d'un signal audio émis par un haut-parleur et les signaux audio numériques acquis par un dispositif de traitement du dispositif d'étalonnage de la figure 2 lors de la mise en oeuvre du procédé d'étalonnage illustré en figure 5 ; et
la figure 7 est un schéma par blocs d'un mode de réalisation plus détaillé d'une étape du procédé d'étalonnage illustré en figure 5.
Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les structures de microphones et d'un dispositif de traitement des sons captés par des microphones sont bien connues et ne sont pas décrites en détail par la suite.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence à l'orientation des figures ou à un système de prise de son dans une position normale d'utilisation. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
Selon un mode de réalisation, pour l'étalonnage de microphones, il est prévu de disposer les microphones à proximité d'un haut-parleur dans une configuration fixe et connue. La position relative entre chaque microphone et le haut-parleur est alors connue au préalable. De préférence, les microphones sont agencés de façon que le délai de propagation des ondes sonores du haut-parleur à chaque microphone soit sensiblement constant. La détermination des délais de transmission des microphones est alors facilitée. Dans la suite de la description, on utilise indifféremment les expressions "signal sonore" et "signal acoustique" .
Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'un dispositif d'étalonnage 30 d'un système de prise de son 31.
Le dispositif d'étalonnage 30 comprend une enceinte 32 dans laquelle sont disposés les éléments du système de prise de son 31, notamment un dispositif de traitement de signaux sonores
34. L'enceinte 32 contient, en outre, un générateur sonore 36, par exemple un haut-parleur, de préférence relié au dispositif de traitement 34 et commandé par le dispositif de traitement 34. Le haut-parleur 36 peut être relié au dispositif de traitement 34 par une liaison filaire ou être commandé par le dispositif de traitement 34 par une liaison sans fil, mettant notamment en oeuvre des ondes électromagnétiques. Le haut-parleur 36 est de préférence situé au-dessus du dispositif de traitement 34. Le dispositif de traitement 34 correspond, par exemple, au produit commercialisé par la société Aaton-Digital sous l'appellation Cantar-X3. Le dispositif de traitement 34 peut comprendre un circuit électronique dédié et/ou un processeur, par exemple un microcontrôleur, adapté à exécuter les instructions d'un programme d'ordinateur stockées dans une mémoire. Le haut-parleur 36 peut être un haut-parleur large bande. Une batterie d'accumulateurs électriques 38 pour l'alimentation électrique du dispositif de traitement 34 et/ou du haut-parleur 36 peut être disposée dans l'enceinte 32. La batterie 38 peut être située entre le dispositif de traitement 34 et le haut-parleur 36. A titre de variante, le dispositif de traitement 34 peut être situé entre le haut-parleur 36 et la batterie 38.
Selon un mode de réalisation, le haut-parleur 36 et/ou la batterie d'accumulateurs électriques 38 peuvent être intégrés en totalité ou en partie au dispositif de traitement 34.
Le système de prise de son 31 comprend, en outre, des microphones 40 reliés au dispositif de traitement 34. Le nombre de microphones 40 peut être compris entre 2 et 50, de préférence entre 2 et 20. A titre d'exemple, sur les figures 2 et 3, on a représenté un dispositif de traitement 34 relié à cinq microphones 40. Chaque microphone 40 peut être relié au dispositif de traitement 34 par une liaison filaire ou par une liaison sans fil mettant en oeuvre la transmission d'ondes électromagnétiques. A titre d'exemple, en figure 2, on a représenté cinq microphones 40 dont deux microphones qui sont reliés chacun au dispositif de traitement 34 par un câble 42 et un microphone transmet des signaux au dispositif de traitement 34 par une liaison sans fil, non représentée .
Chaque microphone 40 comprend un transducteur adapté à recevoir un signal acoustique S (t) et à le convertir en un signal électrique analogique Se(t), également appelé signal audio analogique, où t indique une variable de temps. Chaque microphone 40 a une fonction de transfert H qui, dans le domaine fréquentiel, est donnée par la relation (1) suivante :
Η(ω) = Α(ω)εχρ (ίΦ(ω) ) (1) où ω est la pulsation du signal acoustique, A est le gain de conversion qui peut dépendre de la fréquence et Φ et le décalage de phase qui peut dépendre de la fréquence.
Le dispositif de traitement 34 est adapté à déterminer, pour chaque microphone 40, un signal audio numérique Sn à partir du signal audio analogique Se(t). Le microphone 40 peut transmettre le signal audio analogique Se(t) au dispositif de traitement 34 qui convertit alors le signal audio analogique pour obtenir le signal audio numérique Sn. A titre de variante, le microphone 40 peut effectuer la conversion analogique/numérique du signal audio analogique Se (t) et fournir directement le signal audio numérique Sn au dispositif de traitement 34. Pour chaque microphone 40, le dispositif de traitement 34 est adapté à réaliser un traitement sur le signal audio numérique Sn pour fournir un fichier audio numérique. Le traitement peut comprendre le conditionnement du signal audio numérique Sn, par exemple l'application d'un filtre au signal audio numérique, le mélange du signal audio numérique avec un autre signal audio numérique et/ou l'enregistrement du fichier audio numérique comprenant le signal audio numérique Sn et éventuellement des données supplémentaires. Le délai de transmission du microphone 40 correspond au délai entre 1 ' instant où le microphone commence à recevoir le signal sonore S (t) et l'instant où le dispositif de traitement 34 débute le traitement appliqué au signal audio numérique, par exemple le moment où le dispositif de traitement 34 débute le conditionnement du signal audio numérique Sn, le moment où le dispositif de traitement 34 débute le mixage du signal audio numérique Sn avec un autre signal audio numérique ou le moment où le dispositif de traitement 34 commence à stocker le fichier audio numérique représentatif du signal sonore S (t) .
Le dispositif d'étalonnage 30 comprend, en outre, un support 44 disposé au moins partiellement dans l'enceinte 32 et comprenant des trous 46 dans lesquels sont disposés en partie les microphones 40. De préférence, le support 40 est au contact du haut-parleur 36. Selon un mode de réalisation, le support 44 comprend un matériau élastique au moins au niveau de chaque trou 46 de sorte que le support 44 peut légèrement se déformer lors de l'introduction du microphone 40 dans le trou 46. Le support 44 est, par exemple, au moins en partie en mousse. Selon un mode de réalisation, chaque trou 46 a une forme complémentaire d'une partie d'un microphone 40 de sorte que, lorsqu'un microphone 40 est disposé dans un trou 46, le microphone 40 reste sensiblement immobile par rapport à l'enceinte 32, par exemple par les frottements exercés par le support 44 sur le microphone 40. Les trous 46 présents dans le support 44 peuvent être identiques. A titre de variante, les trous 46 peuvent avoir des formes différentes dans le cas où des microphones ayant des formes différentes sont utilisés. En figure 3, les trous 46 sont représentés de façon alignée.
Selon un mode de réalisation, l'enceinte 32 peut être une pièce monobloc ou comprendre plusieurs pièces reliées les unes aux autres. Selon un mode de réalisation, l'enceinte 32 peut comprendre un cadre dont la paroi interne a une forme complémentaire des différents éléments logés dans l'enceinte 32. A titre de variante, des cales peuvent, en outre, être disposées dans l'enceinte 32, entre l'enceinte 32 et le dispositif de traitement 34, la batterie 38, le haut-parleur 36 et/ou le support 44 pour faciliter le maintien en position de ces éléments dans l'enceinte 32. A titre d'exemple, l'enceinte 32 est réalisée en matériau plastique.
La figure 4 est une vue analogue à la figure 3 d'un autre mode de réalisation du support 44 dans lequel les trous 46 sont disposés aux coins d'un polygone régulier. A titre de variante, les trous 46 peuvent être répartis en rangées et en colonnes.
Selon un autre mode de réalisation, le support 44 peut comprendre plusieurs pinces pour microphones, de préférence reliées par une armature rigide les unes aux autres, chaque microphone 40 étant maintenu par l'une des pinces lors de l'utilisation du dispositif d'étalonnage 30. Lorsque les microphones 40 sont mis en place sur le support 44, les capsules des microphones 40 sont de préférence placées par rapport au haut-parleur 36 de façon que les ondes sonores émises pas le haut-parleur soient sensiblement planes lorsqu'elles parviennent aux microphones 40 et atteignent en même temps les capsules des microphones 40. Selon un mode de réalisation, les capsules des microphones 40 sont disposées à égale distance du haut-parleur 36.
Selon un mode de réalisation, la distance entre la capsule de chaque microphone 40 et le haut-parleur 36 est comprise entre 2 cm et 20 cm, de préférence entre 2 cm et 10 cm.
La figure 5 représente un mode de réalisation d'un procédé d'étalonnage du système de prise de son 31.
L'étape 50 correspond au montage du dispositif d'étalonnage 30 qui comprend l'empilement, dans l'enceinte 32, du dispositif de traitement 34, de la batterie 38, du haut-parleur 36, et du support 44. L'enceinte 32 maintient en position le dispositif de traitement 34, la batterie 38, le haut-parleur 36 et le support 44. L'enceinte 32 assure que les microphones 40 restent immobiles par rapport au haut-parleur 36 pendant l'opération d'étalonnage. Le procédé se poursuit à l'étape 52.
A l'étape 52, des signaux sonores sont émis par le haut- parleur 36. Ces signaux sonores sont captés par les microphones 40. Chaque signal sonore peut correspondre à un son pur émis pendant une durée d'émission déterminée, c'est-à-dire à un signal sonore à une fréquence unique. La fréquence du son pur peut être constante pendant la durée d'émission ou varier au cours de la durée d'émission. A titre d'exemple, la fréquence du son pur peut augmenter ou diminuer avec un taux de variation constant pendant la durée d'émission, ce qui correspond à une rampe de fréquence.
Le procédé se poursuit à l'étape 54.
A l'étape 54, pour chaque microphone 40, un signal audio numérique Sn est acquis par le dispositif de traitement 34 à partir du signal sonore capté par le microphone à l'étape 52, le signal audio numérique Sn pouvant être reçu ou déterminé par le dispositif de traitement 34. Comme cela a été décrit précédemment, le dispositif de traitement peut réaliser divers traitements sur les signaux audio numériques Sn, et notamment fournir et stocker des fichiers audio.
Les étapes 52 et 54 sont répétées pour chaque signal sonore fourni par le haut-parleur 36. Le procédé se poursuit à l'étape 56.
La figure 6 représente de façon schématique un exemple d'enveloppe S¾ du signal de commande du haut-parleur 36 pour l'émission d'un signal sonore et les signaux audio numériques Sn]_ et Sn2 acquis par le dispositif de traitement 34 à partir des signaux sonores qui sont captés par deux microphones 40 lors de l'émission du signal sonore par le haut-parleur 36. L'enveloppe Su comprend, par exemple, successivement un front montant Attack, une zone de niveau stable Sustain, et un front descendant Release . Toutefois, d'autres formes d'enveloppe S¾ peuvent être utilisées. L'instant t]_ correspond à l'instant de détection du front montant du signal Sn]_ et l'instant t2 correspond à l'instant de détection du front montant du signal Sn2 · On appelle At le retard de l'instant t2 par rapport à l'instant t]_ .
En se référant à nouveau à la figure 5, à l'étape 56, des caractéristiques des microphones 40 sont déterminées par le dispositif de traitement 34 à partir de l'analyse des signaux audio numériques Sn fournis à l'étape 54. Les caractéristiques peuvent être le délai de transmission, le décalage de phase et/ou le rapport d'amplification de chaque microphone 40. De façon avantageuse, comme la forme du support 44 est connue au préalable, les positions relatives entre les microphones 40 placés dans les trous 46 et le haut-parleur 36 sont connues au préalable. Le délai de propagation de chaque signal sonore depuis le haut-parleur 36 jusqu'à chaque microphone 40 est donc connu au préalable. En outre, de préférence, la configuration des microphones 40 est définie de façon que les délais de propagation de chaque signal sonore émise par le haut-parleur 36 jusqu'aux microphones 40 soient sensiblement identiques. Un exemple de procédé d'analyse des signaux audio numériques est décrit dans la demande de brevet FR 2764088. Le procédé d'analyse peut comprendre la comparaison des signaux audio numériques entre eux. A titre d'exemple, pour chaque signal sonore émis par le haut-parleur 36 et pour chaque paire de microphones comprenant un premier microphone et un deuxième microphone, le procédé d'analyse peut comprendre la détermination du retard At entre l'instant t]_ de début du premier signal audio numérique Sn]_ par rapport à l'instant -2 de début du deuxième signal audio numérique Sn2 tels qu'acquis par le dispositif de traitement 34. A titre d'exemple, l'instant de début d'un signal audio numérique peut correspondre à l'instant auquel le signal audio numérique dépasse un seuil. Selon un autre exemple, le signal audio numérique est comparé à un gabarit en déplaçant temporellement le gabarit par rapport au signal audio numérique jusqu'à ce qu'un critère soit rempli, par exemple le recouvrement maximal du signal audio numérique par le gabarit. L'instant de début du signal audio numérique est alors obtenu à partir de la position déterminée du gabarit .
A titre de variante, plutôt qu'un traitement appliqué aux deux signaux audio numériques associés à une paire de microphones 40, un traitement simultané de plus de deux signaux audio numériques associés à plus de deux microphones 40 peut être réalisé .
A l'étape 58, le dispositif de traitement 34 peut modifier certains de ses paramètres de fonctionnement en fonction des résultats obtenus à l'étape 56. Selon un mode de réalisation, le dispositif de traitement 34 est adapté à modifier, pour chaque microphone 40, le délai entre le début réel du signal audio numérique acquis par le dispositif de traitement 34 et correspondant à un signal audio capté par le microphone 40 et le début du traitement appliqué par le dispositif de traitement 34 au signal audio numérique. Ce délai est appelé délai d'attente par la suite. A titre de variante, le dispositif de traitement peut décaler l'instant de début du signal audio numérique d'une durée égale au délai d'attente.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de traitement 34 modifie de façon automatique les délais d'attente associés aux microphones pour que les traitements des signaux audio numériques par le dispositif de traitement débutent simultanément, comme si les instants de début des signaux audio numériques étaient identiques. Selon un mode de réalisation, à l'étape 56, le dispositif de traitement 34 détermine pour quel microphone 40 le retard At est le plus élevé et, à l'étape 58, les délais d'attente associés aux autres microphones sont alors modifiés pour que l'instant de début de chaque signal audio numérique corresponde à l'instant de début du signal audio numérique ayant le retard le plus élevé.
Indépendamment de ce qui a été décrit précédemment, le traitement réalisé par le dispositif de traitement 34 peut comprendre l'introduction d'un retard supplémentaire pour certains signaux audio numériques, notamment en retardant le début de l'enregistrement de fichiers numériques audio, par exemple pour obtenir un effet sonore recherché (la création d'un écho, l'obtention d'une impression de distance, etc.).
A l'étape 60, le dispositif de traitement 34 détermine si les signaux audio numériques satisfont à certains critères. Si les signaux audio numériques ne satisfont pas aux critères, le procédé retourne à l'étape 52 et une nouvelle opération d'étalonnage est mise en oeuvre. A titre d'exemple, les signaux audio numériques peuvent être comparés à des gabarits. Si les signaux audio numériques satisfont aux critères, le procédé se poursuit à l'étape 62.
A l'étape 62, le dispositif de traitement 34 détermine le décalage de phase entre les signaux audio numériques acquis par le dispositif de traitement 34 à partir des signaux sonores captés par les microphones 40. L'étape 62 peut ne pas être présente . A l'étape 64, le dispositif de traitement 34 peut indiquer à un opérateur que l'opération d'étalonnage est terminée. A titre d'exemple, il peut être prévu l'affichage d'informations sur un écran d'affichage indiquant le retard associé à chaque microphone 40.
La figure 7 représente un mode de réalisation plus détaillé d'un procédé de détermination des phases des signaux audio à 1 ' étape 62 décrite précédemment .
A l'étape 70, des signaux sonores sont émis par le haut- parleur 36. Ces signaux sonores sont captés par les microphones 40. Chaque signal sonore correspond à un son pur émis pendant une durée d'émission déterminée, c'est-à-dire à un signal sonore à une fréquence unique. La fréquence du son pur peut être constante pendant la durée d'émission ou varier au cours de la durée d'émission. A titre d'exemple, la fréquence du son pur peut augmenter ou diminuer avec un taux de variation constant pendant la durée d'émission, ce qui correspond à une rampe de fréquence.
A l'étape 72, pour chaque signal sonore et pour chaque paire de microphones comprenant un premier microphone et un deuxième microphone, le dispositif de traitement 34 peut déterminer la somme du premier signal audio numérique associé au premier microphone et du deuxième signal audio numérique associé au deuxième microphone pour déterminer le décalage de phase entre les premier et deuxième signaux audio numériques.
A l'étape 74, le dispositif de traitement 34 peut modifier les signaux audio numériques Sn pour compenser les décalages de phase déterminés à l'étape 72. Selon un mode de réalisation, à l'étape 74, le dispositif de traitement 34 détermine le signal audio numérique ayant une phase correcte et les signaux audio numériques qui n'ont pas la bonne phase sont modifiés. A titre d'exemple, la phase correcte correspond à la phase commune au plus grand nombre de signaux audio numériques parmi l'ensemble des signaux acquis par le dispositif de traitement 34. Les étapes 52 à 64 de l'étalonnage des microphones 40 du système de prise de son 31 peut, de façon avantageuse, être réalisé de façon rapide et automatique par le dispositif d'enregistrement 31.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits.
Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'étalonnage (30) comprenant un système de prise de son (31) comprenant des microphones (40) reliés à un dispositif de traitement (34) de signaux audio, le dispositif d'étalonnage comprenant, en outre, une enceinte (32) contenant au moins en partie le dispositif de traitement, un générateur sonore (36) relié au dispositif de traitement, et un support (44) des microphones adapté à maintenir les microphones à la même distance du générateur sonore, le dispositif de traitement étant adapté à commander l'émission d'au moins un signal sonore par le générateur sonore (36), chaque microphone (40) étant adapté à capter le signal sonore, le dispositif de traitement (34) étant adapté, pour chaque microphone, à acquérir un signal audio numérique, le dispositif de traitement étant adapté à analyser les signaux audio numériques pour déterminer, pour chaque microphone, le délai de transmission du microphone, et à ajouter, pour au moins l'un des microphones (40), un retard lors d'acquisitions ultérieures de signaux audio numériques représentatifs de signaux sonores captés par ledit microphone.
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant, en outre, une batterie d'accumulateurs (38).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le générateur sonore (36) est situé entre le support (44) et le dispositif de traitement (34) .
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le générateur sonore (36) est au contact du support (44) .
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le support (44) est au moins en partie réalisé en un matériau élastique.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications
1 à 5, dans lequel le support (44) comprend des trous recevant les microphones, au moins l'un des trous (46) ayant une forme au moins en partie complémentaire de l'un des microphones (40).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la distance minimale séparant chaque microphone (40) du générateur sonore (36) est inférieure à 20 cm.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le nombre de microphones (40) est supérieur ou égal à cinq.
9. Utilisation du dispositif d'étalonnage (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour l'étalonnage des microphones (40) du système de prise de son (31) , comprenant les étapes suivantes :
émission d'au moins un signal sonore par le générateur sonore (36) ;
captation du signal sonore par chaque microphone (40) et, pour chaque microphone, acquisition d'un signal audio numérique par le dispositif de traitement (34) ;
analyse des signaux audio numériques pour déterminer, pour chaque microphone, au moins une caractéristique parmi le délai de transmission, le décalage de phase et le gain de conversion du microphone ;
ajouter, pour au moins l'un des microphones (40), d'un retard par le dispositif de traitement (34) lors d'acquisitions ultérieures de signaux audio numériques représentatifs de signaux sonores captés par ledit microphone.
10. Utilisation selon la revendication 9, comprenant en outre, l'étape d'analyse des signaux audio numériques pour déterminer, pour chaque microphone, au moins une caractéristique parmi le décalage de phase et le gain de conversion du microphone.
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