Brevet FR2236320A1 — publié le 19750131

La présente invention concerne les dispositifs de traitement de signaux basse fréquence eomprer!nt un circuit antibruit, et plus particulièrement un dispositif de traitement de signaux microphoniques en présence d'un bruit ambiant important dont l'amplitude peut présenter de fortes variations sur une période prolongée. lies systèmes d'intercommunication ou interphones sont souvent utilisés dans une ambiance bruyante. Par exemple dans un avion le niveau de bruit ambiant pendant le décollage ou le vol à basse altitude peut être du même ordre que celui des signaux microphoniques que doit transmettre l'interphone. Il est évidemment souhaitable que l'interphone transmette aussi peu de bruit que possible pour le confort des personnes qui sont déjà soumises au bruit ambiant. Il est en outre connu qu'une ambiance bruyante incite à crier et, si l'interphone est à gamme dynamique limité, la surcharge résultante entrain une perte d'intelligibilité. Il est donc indispensable de limiter par un moyen quelconque le bruit transmis par l'interphone. A cet effet1 on peut utiliser un circuit antibruit bloquant la transmission en l'absence d'un signal microphonique, ce qui supprime le bruit transmis durant les pauses du signal vocal. lies circuits antibruits classiques sont réalisés de manière à ne laisser passer que les signaux dont le niveau moyen dépasse un seuil déterminé et à bloquer tous les autres signaux. Un inconvénient de ce type de circuit est qu'il ampute les signaux vocaux de leurs composantes de faible amplitude, mais si le niveau du bruit est suffisamment constant, en peut choisir un seuil optimal permettant d'éliminer convenablement le bruit ans pertes excessives d'informations vocales. rar contre, dans un avion et dans de nombreux autres cas, le niveau du bruit varie considérablement, par exemple entre le décol- lage où il est intense et le vol à haute altitude où il est relativement faible. Pour un circuit antibruit classique, si le seuil est fixé relativement bas, les bruits de forte amplitude sont transmis par l'interphone, même en l'absence de signal vocal.Inversement, si lton choisit le seuil plus haut pour évi ter la transmission de ces bruits de forte amplitude, un certain nombre de sons vocaux sont susceptibles d'entre éliminés au détriment de l'intelligibilité, cet inconvénient est particulièrement marquant lorsque le signal microphonique est faible. La présente invention a pour objet un circuit antibruit perfectionné commandé par le signa-l microphonique. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un dispositif de traitement de signaux comprend une borne d'entrée, une borne de sortie, un-circuit antibruit connecté entre la borne d'entrée et la borne de sortie, un circuit recevant de la borne d'entrée un signal constitué de bruit et de signaux vocaux intermittents et fournissant deux signaux dont le premier contient une plus forte proportion de signaux vocaux par rapport au bruit que le second signal, et un comparateur recevant Les premier et second signaux et fournissant un signal de commande du circuit antibruit de manière qu'il soit inhibé lorsque l'amplitude du premier signal dépasse celle du second d'une valeur déterminée. lies premier et second signaux peuvent être obtenus en faisant passer le signal d'entrée dans des filtres passe-bande. En variante, l'un des deux signaux peut ètre le signal d'en- traité trée et l'autre le signal d'entree/par un filtre passe-bande. Pour éviter la suppression des terminaisons de mots dans le signal vocal, l'entrée en action du circuit antibruit peut être retardéependant un certain temps après la disparition du signal d'inhibition. lie comparateur comprend de préférence des circuits détecteurs de croate recevant les premier et second signaux et les appliquant aux entrées du circuit de comparaison de manière que le comparateur réponde relativement rapidement à une augmentation du signal et relativement lentement à une diminutions lie dispositif de traitement du signal peut en outre comprendre un amplificateur a > commande automatique de gain précédant le circuit antibruit de manière à corriger l'ampli tude du signa d'entrée. L'effet global de la commande automatique de gain est de réduire la gamme dynamique des signaux à traiter, ce qui permet d'utiliser un interphone dont la gamme dynamique est plues faible. Il est préférable que la commande automatique de gain réponde rapidement aux signaux d'amplitude croissante et relativement lentement aux signaux d'amplitude décroissante. En d'autres termes, la boucle de commande du gain de l'amplifica- teur doit avoir une montée rapide et une descente lente. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma synoptique du dispositif de traitement de signal de la présente invention la figure 2 représente le spectre amplitude-fréquence d'un signal vocal et d'un signal de bruit susceptibles d'être traités par le dispositif de la figure 1.; la figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif de traitement de signal destiné à Entre intercalé entre la sortie dlun microphone et l'entrée d'un interphone-de bord d'aéronéf. Sur la figure 1, un signal d'entrée E est appliqué aux entrées respectives de trois amplificateurs intermédiaires 1, 3 et 5 à gain unitaire dont les sorties sont respectivement appliquées à un circuit antibruit 7, à un filtre passe-bande 9 et un filtre passe-bande 11. La sortie du filtre passe-bande 11 est transmise à la première entrée d'un comparateur d'amplitude 13 à travers un détecteur de crête 15 et un amplifIcateur 17. La seconde entrée du comparateur 13 est fournie par la sortie du filtre passe-bande 9 transmise à travers un second détecteur de cree 19. lie signal de sortie du comparateur 13 est appliqué à une entrée de commande du circuit antibruit 7 et qui fournit la sortie-générale S du dispositif de traitement. tes filtres passe-bande 9 et il sont calculés pour extraire des bandes de fréquence du sisal d'entrée dont les fréquences centrales sont choisies de manière que la sortie du filtre passe bande 9 contienne normalement une plus grande proportion du signal vocal par rapport au bruit que la sortie du filtre passebande 11. lies détecteurs de crête 15 et 19 sont des circuits fournissant des sorties posItives proportionnelles aux cretes des signaux recus et dont la décroissance est lente lorsque les signaux d'entrée diminuent.En conséquence, les signaux de sortie des détecteurs de crête sont représentatifs des amplitudes de sortie des filtres passe-bande qui répondent rapidement à toute augmentation de la force du signal La sortie du détecteur de crête 15 est amplifiez par ltamplificateur 17 qui introduit en outre un décalage de potentiel fixe + lie gain en tension de l'amplificateur 17 est choisi de manière que son niveau de sortie, diminué du décalage g , reste sensiblement égal à la sortie du dét-ecteur de crête 19 lorsque le signal d'entrée n'est constitué que par du bruit. lie comparateur d'amplitude 13 fournit un signal de sortie inhibant l'action du circuit antibruit 7 lorsque le niveau de sortie du détecteur de crête 19 est plus élevé que le niveau de-sortie de l'amplificateur 17. Si ce n'est pas le cas, le circuit antibruit 7 fonctionne normalement. lie fonctionnement du dispositif de l'invention va maintenant etre décrit en détail en se référant à la figure 2 qui représente les spectres de-distribution de l'amplitude moyenne en fonction de la fréquence du signal vocal (en trait plein) et du bruit (en pointillés) contenus dans le signal d'entrée à traiter. f1 et f2 représentent les fréquences centrales des bandes passantes des filtres 9 et 11.Les amplitudes correspondantes A1 et A? des signaux de sortie des filtres 9 et 11 sont données par les relations suivantes A1 = k1 (a1 B + b1S) A2 = k2(a2B + b2 ' dans lesquelles -a, a2, b1 et b2 sont des constantes corres pondant aux amplitudes des deux spectres aux fréquences f1 et f2, comme indiqué figure 2. lies constantes k1 et sont des facteurs d'échelle permettant de tenir compte de l'atténuation des filtres passe-bande et de la largeur de leur bande. S et B représentent les amplitudes respectives du signal vocal et du bruit dans le signal d'entrée et peuvent varier indé pendamment l'une de l'autre. es niveaux de sortie V1 et V2 des détecteurs de crête 19 et 15 sont liés aux amplitudes de sortie des filtres passebande par. les relations suivantes V1 =kA1 = k11 (a1B + b1S) et V2 = kA2 = k21(a2B + b2S) dans lesquelles k est une constante, k11=kk1 et k21=kk2. lie gain G de lamplificateur 17 est de préférence choisi pour que V1 = GV2 lorsque S = 0, c'est-à-dire en présence du bruit seul. Cette condition est satisfaite lorsque Il en résulte que les signaux d entrée Vc1 et Vc2 du comparateur 13 respectivement fournis par le détecteur de créte 19 et l'amplificateur 17 sont donnés par les relations Vc1 = k11(a1B+b1S) et Vc1 = k1a1/a2(a23 +b25) +# Comme indiqué précédemment, le comparateur 13 fournit un signal d'inhibition du circuit 7 lorsque Vc1 > Vc2, de sorte que :: Vc1 - Vc2 =k11(a1B + b1s) - k11a1/a2(a2B = b2S) - # k1 =(1(a2b1 - a1b2)S - # a2 Ainsi, si b1/b2 est supérieur à a1/a2, Vc1 - Vc2 devient positif lorsque S dépasse une valeur déterminée. En conséquence, le circuit antibruit 7 fonctionne a la manière d'un circuit classique, sauf qu'il est relativement insensible au bruit seul. L'hypothèse b1/b2 plus grand que a1/a2 revient à dire que le premier signal doit contenir une plus forte proportion du signal vocal par rapport au bruit que le second signal. Cette description suppose que la distribution d-es fréquences spectrales des composantes de signal reste constante, 1 mais ce n'est pas toujours letcas. Cependant, si l'on choisit convenablement les filtres passe-bande, le circuit fonctionnera de la manière décrite. La figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif de traitement de signal destiné à etre intercalé entre la sortie électrique d'un microphone et l'entrée d'un interphone. Il s'agit d'une variante du dispositif de traitement de la figure 1. lie signal microphonique E est simultanément appliqué aux entrées d'un amplificateur à CAG 31, d'un détecteur de crête 32 et d'un filtre passe-bande 34 relié à un détecteur de crête 3 La sortie de l'amplificateur 31 est transmise à un circuit antibruit 35 dont la sortie est appliquée à l'entrée de l'in- terphone. Un comparateur d'amplitude 36 reçoit la sortie du détecteur de crête 37 et la sortie d'un amplificateur 37 dont l'entrée est fournie par le détecteur de crête 33. lia sortie du comparateur 36 est transmise à travers un circuit de retard 38 à l'entrée de commande du circuit antibruit 35. Un interrupteur normalement ouvert 39 est connecté entre 11 entrée E et la sortie S du dispositif de traitement pour permettre de le shunter en cas de défaillance. lie circuit antibruit 35, le filtre passe-bande 34, le comparateur d'amplitude 36 et les détecteurs de crête 32 et 33 fonctionnent comme dans le cas de la figure 1, sauf que l'un des filtres passe-bande a été supprimé et remplace par une connexion directe entre les éléments 32 et 36, le second filtre passe-bande étant calculé pour laisser passer un signal dans lequel le bruit est prédominant. Le choix de la bande passebande dépend dans une certaine mesure des caractéristiques du microphone, mais en pratique une bande étroite centrée sur une fréquence de 1,9 kHz, correspondant à un minimum du spectre vocal du microphone, donne de bons résultats. L'amplificateur à CAG 31 permet de limiter l'amplitude des signaux transis à l'interphone pour éviter les surcharges. lie gain de l'amplificateur est fonction-de l'amplitude des signaux reçus, c'est-à-dire qu'il est réduit lorsque l'amplitude augmente, et vice versa, de manière à main-tenir une amplitude à peu près constante. a boucle de réglage de gain est de préférence calculée pour réagir rapidement aux amplitudes croissantes et lentement aux amplitudes décroissantes. Ainsi, lorsque le signal vocal est interrompu, le gain de l'ampli- ficateur augmente lentement et après une brève période, le niveau de sortie du signal de bruit augmente.Dans ce cas, le circuit antibruit 35 isole le microphone de l'interphone jus qu'à la réception d'un nouveau signal vocal. lie circuit de retard 38 permet d'empêcher le fonctionnement C: circuit antibruit 35 pendant une courte période à la fin du signal vocal pour éviter la suppression des syllabes ten anales. La période du circuit de retard 38 doit être inférieure au temps que met le gain de l'amplificateur 31 pour atteindre la valeur maximale, de façon à minimiser le bruit qui est transmis à l'interphone avant le fonctionnement du circuit antibruit 35. L'ampli- ficateur peut être du type décrit dans le brevet britannique n 1 320 910. Dans l'exemple décrit, le circuit antibruit 35 peut être un simple interrupteur à commande électrique. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement d'un signal microphonique comprenant un circuit antibruit sélectif en amplitude, caractérisé en ce que le circuit-antibruit est coeninandé par un compa- deux rateur qui compare les amplitudes de/signaux dérivés du signal d'entrée dont l'un contient une plus forte proportion du signal vocal par rapport au bruit de l'autre. 2, Dispositif de traitement d'un signal microphonique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l7un des deux signaux est obtenu en appliquant le signal entrée à un filtre passe-bande. 3. Dispositif de traitement d'un signal microphonique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un circuit de retard est interposé entre le comparateur et le circuit antibruit. 4. Dispositif de traitement d'un signal microphonique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux signaux sont appliqués au comparateur par l'intermédiaire de circuits détecteurs de crête. 5. Dispositif de traitement d'un signal microphonique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit ansi- bruit est précédé d'un amplificateur à gain variable dont la boucle de commande de gain est réalisée de manière à répondre relativement rapidement à un signal d'amplitude croissante et relativement lentement à un signal d'amplitude décroissante.