Brevet FR2271725A1 — publié le 19751212

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de détection de la parole. Elle est applicable notamment dans les dispositifs de conférence. Un dispositif de conférence d'un type connu se présente sous la forme de n postes téléphoniques connectes chacun par une ligne bifilaire bidirectionnelle à un aiguilleur. Cet aiguilleur, qui peut entre un transformateur différentiel, est connecté par une première ligne unidirectionnelle à une barre omnibus dite de réception et par une deuxième ligne unidirectionnelle à une barre omnibus dite d'émission. Lorsqutun conférencier parle, un courant de parole est transmis sur la barre de réception par ltintermédiaire de la ligne bidirectionnelle et de la première ligne unidirectionnelle du transformateur différentiel associé.Ce courant, après amplification, est transmis sur la barre dtémission, puis, par l'intermédiaire de la deuxième ligne unidirectionnelle de chaque transformateur différentiel,sur la ligne bidirectionnelle des autresconférenciers. Le transformateur différentiel est un système à quatre paires de pâles conçu de telle façon que, l'une quelconque des paires de pales étant connectée à une source de courant, aucun courant ntest fourni à la paire de pales opposée à la source, le courant de celle-ci se répartissant également entre les paires de pales adjacentes.Un tel système n'est équilibré que pour des lignes présentant des caractéristiques nominales, ce qui est rarement le cas, leur longueur pouvant varier dans de grandes- proportions. I1 se produit alors des pertes de puissance et des réinjections du signal de parole du locuteur transmis sur la barre de réception, sur la ligne bidirectionnelle du poste de ce locuteur, par ltinter- médiaire de la barre d'émission et du transformateur différentiel associe. I1 s'ensuit un sifflement rendant impossible toute conversation.On est alors amené à prévoir des dispositifs de blocage interrompant la liaison entre la barre omnibus d'émission et la deuxième ligne unidirectionnelle de l'aiguilleur associé au poste téléphonique du conférencier en train de parler. On en vient tout naturellement au cas d'une communication à deux en introduisant une priorite de parole : un seul conférencier parle, les autres étant maintenus en position d'écoute, un dispositif de blocage interrompant la liaison entre la barre omnibus de réception et la première ligne unidirectionnelle de l'aiguilleur associé à leur poste téléphonique. En pratique, de tels dispositifs de blocage sont commandés par des circuits de détection de niveau. Ces circuits, connectés par exemple, en parallèle sur la première ligne unidirectionnelle de sortie de l'aiguilleur associé au poste d'un conférencier, lorsqu'ils sont parcourus par un courant dtintensité supérieure à un seuil choisi, fournissent un signal de commande aux dispositifs de blocage associés aux-postes des autres participants maintenus ainsi en position d'écoute. Une telle solution présente de nombreux inconvénients. En particulier, le seuil de basculement doit être choisi suffisamment grand pour éviter que les bruits de ligne déclenchent les circuits de détection de niveau, ces derniers ne distinguant pas un courant de parole d'un courant parasite. Les conférenciers doivent alors hausser le ton pour prendre la parole. De plus, comme le réglage de ce seuil est effectué à l'insu des conférenciers, une partie des phrases peut être perdue si ceux-ci ne pensent pas à parler plus fort. La présente invention a pour objet, d'une manière générale, un procédé et un dispositif de détection de la parole permettant de pallier ces inconvénients en étant basé- sur la détection d'une ou plusieurs fréquences toujours présentes dans la parole. Le procédé de détection de la parole de la présente invention se caractérise en ce qu'il consiste notamment à détecter dans les courants de parole au moins un signal d'une durée supérieure à une valeur déterminée, ayant une amplitude dépassant un seuil prédéterminé et ayant une fréquence si tuée dans une bande de fréquences correspondant au premier formant de tout signal vocal. Les différents objets et caractéristiques de l'invention vont maintenant être détaillés dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent : - la figure 1 une enveloppe simplifiée d'un exemple de distribution spectrale de l'énergie de la voix - la figure2, un exemple de mise en oeuvre du procédé de distribution de la parole de la présente invention. On décrira maintenant, en se reportant à la courbe de la figure 7, les caractéristiques de la voix sur lesquelles s'appuie la présente invention pour la détection de la parole. La courbe de la figure 1 est l'enveloppe dtun exemple de distribution spectrale de lrénergie de la voix dans le cas, par exemple, d'une voyelle émise de façon continue. Le son qui résulte de cette émission est produit par une excitation périodique du larynx. L'onde de pression au larynx se répète à la fréquence fondamentale des cordes vocales - de 100 à 300 Hz - et excite les cavités buccale et nasale en produisant des harmoniques-à la fréquence de résonance de ces cavités. De ce fait, la distribution spectrale de lténergie laisse apparattre des pointes sur ltenveloppe du spectre.On appelle ces pointes des formants En raison de l'origine purement anatomique et physiologique de la voix, on comprend que ces formants varient d'un locuteur à l'autre et que leur position soit liée à son sexe. De plus, la position relative des formants varie au cours de la prononciation.Néanmoins, ces formants se situent dans une bande de fréquences relativement étroite, centrée sur une fréquence bien déterminée quelle que soit la personne qui parle et quelles que soient les paroles prononcées ainsi, par exemple, les consonnes sifflantes se différencient entre elles principalement par la position relative et l'amplitude du troisième formant On voit apparattre sur la courbe de la figure 1 les trois premiers- formants FM1 FM2 et FM3 se produisant respectivement dans des bandes de fréquences dft, df2 et df3 dont la largeur est drenviron 70 à 200 Hz. Ces bandes de fréquences sont centrées sur les fréquences suivantes : 500 Hzss 1450 Hz, 2600 Hz.On peut assurer ainsi que le premier formant du spectre d'énergie de la voix d'un locuteur quelconque, quelles que soient les paroles prononcées, se situe dans la bande dfl, entre 400 et 600 Hz. Une quatrième- pointe beaucoup moins prononcée que les trois premières, se produit autour dtune fréquence située en dehors de la bande passante du téléphone. Elle ne sera plus mentionnée. La bande passante du téléphone étant placée entre 200 et 3200 Hz environ, le courant de parole transmis sur les lignes téléphoniques présente également trois maxima. Ces maxima étant toujours présents dans le courant de parole se situent à des fréquences bien déterminées ou tout au moins dans des bandes de f-réquences bien définies, on se propose de détecter ces formants la présente invention a pour objet ùn procédé de détection de la parole qui consiste notamment à détecter au moins le premier formant du spectre d'énergie de la parole.En effet, le procédé de la présente invention est basé sur la détection, dans le courant de parole, d'une composante ayant une amplitude dépassant un seuil prédéterminé ayant une durée minimale déterminée e-t ayant une fréquence située dans une bande prédéterminée correspondant au premier formant de tout signal vocal. Lorsque iton détecte une telle composante on peut affirmer que lton nrest pas en présence drun parasi-te industriel, dont la fréquence se situe généralement entre 50 et 100 Hz, ni en présence d'un signal résultant d'une percussion, dont la durée est très courte. On en conclut que le signal est dû à la parole. On décrira maintenant, en se reportant à la figure 2, un exemple de réalisation d'un-dispositif de détection de la parole utilisant le procédé de la présente invention. Le système de la figure 2 comprend notamment un amplificateur différentiel DA dont les entrées sont connectées, par l'intermédiaire de deux condensateurs de découplage Ci et C2, aux extrémités d'une résistance de détection Ri connectée en série avec le fil gli d'une ligne téléphonique. La sortie de cet amplificateur est connectée à l'entrée d2un circuit de détection DC. Le circuit de détection DC comprend essentiellement trois détecteurs de fréquence TD1, TD2 et TD3 dont les sorties sont connectées aux entrées dtune porte logique gt réalisant la fonction OU. La sortie de cette porte est connectée à l'entrée dtun circuit de mémorisation CT. Les détecteurs tels que TDt sont commercialisés sous la forme de circuits intégrés connus sous l'appellation SE/NE 567 et sont des systèmes à boucle verrouillée en phase. Un tel système comprend notamment un comparateur de phase, un filtre passe-bas et un amplificateur dans la branche directe et un oscillateur commandé en courant. Ce système, lorsqutil reçoit un signal d'entrée d'une amplitude suffisante et dont la fréquence est comprise dans une bande prédéterminée, fournit un signal de sortie de niveau logique 1. On notera que, le comparateur de phase analysant le signal d'entrée sur une vingtaine de périodes, par exemple, ce signal d'entrée doit avoir une durée minimale. Dans le cas contraire, un tel système fournit un signal de sortie logique 0. On a choisi des détecteurs TD1 et TD2 sensibles à des fréquences comprises dans la bande dfi, etest-à-dire entre 400 et 600 Hz. Ainsi, par exemple, le détecteur TDt fournit un signal de sortie de niveau logique 1 lorsqu'il reçoit un signal dtentrée dont la fréquence est comprise entre 400 et 500 Hz ; le détecteur TD2 fournit un signal de sortie de niveau logique 1 lorsqu'il reçoit un signal entrée dont la fréquence est comprise entre 500 et 600 Hz.Ainsi, à l'aide des deux détecteurs TDt et TD2 dont la fréquence centrale dSoscillation est respectivement 450 et 550 Hz on détectera tout signal d'amplitude dépassant un seuil donné d'une durée supérieure à une valeur déterminée et dont la fréquence est comprise dans la bande dft. On a utilisé deux détecteurs afin de limiter le temps de réponse. En effet, l'expérience montre que le comparateur de phase de chaque détecteur analyse le signal qu'il reçoit sur un nombre de périodes d'autant plus élevé que la fréquence de ce signal est, en pourcentage, différente de la fréquence centrale dtoscillation. On choisit le troisième détecteur TD3 sensible aux fréquences comprises dans la bande df2, 1350 Hz à t550 Hz par exemple. Ainsi, dès que le conférencier dont le poste téléphonique est connecté à la ligne lgt prend la parole, un courant de parole circule sur cette ligne. Ce courant crée une différence de potentiel aux bornes de la résistance RI. Cette différence de potentiel estarn- plifiée par l'amplificateur différentiel DA. Ce dernier fournit en réponse un signal au circuit de détection DC.La présence d'une ou plusieurs fréquences appartenant au premier formant est décelée par l'un des deux détecteurs TDl et TD2 qui fournit en conséquence un signal logique de détection de niveau 1. De 'la meme façon, la présence de fréquences appartenant au deuxième formant est décelée par le détecteur TD3 qui fournit alors un signal de détection de niveau 1. La porte pt réalisant la fonction logique OU fournit donc un signal de niveau logique 1 au circuit de mémorisation CT schéma- tiquement représenté par une résistance et un condensateur connectés en série. Ce circuit maintient la sortie du circuit de détection DC au niveau logique t pendant des silences assez courts, entre deux mots ou deux phrases par exemple. Ainsi, le système de détection de laprésente invention permet bien la détection de la parole puisqutil fournit un signal de niveau logique 1 dès qutil détecte l'existence d'un formant. De plus, ce procédé permet de staffranchir, dans une certaine mesure, de l'influence des bruits aléatoires de toutes provenances, en particulier des bruits de percussion. Il est bien évident que la description qui précède nta été donnée qutà titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent-etre envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Les précisions numériques, notamment, n'ont été données que pour faciliter la compréhension et peuvent varier avec chaque application. REVENDICATIONS i. Procédé de détection de la parole transmise sur une ligne sous la forme d'un courant de parole, caractérisé en ce qu'il consiste notamment à détecter dans le courant de-parole au moins un signal dtamplitude supérieure à un seuil déterminé et de durée suffisante, dont la fréquence est incluse dans la bande de fréquences correspondant au premier formant du spectre d'énergie de la parole. 2. Dispositif de détection de la parole transmise sur une ligne, caractérisé en ce qu'il comprend notamment un circuit de détection composé d'un détecteur de fréquences au moins connecté en parallèle sur la ligne, ce détecteur fournissant un signal de détection lorsqu'il reçoit sur son entrée un signal au moins ayant une amplitude dépassant un seuil prédéterminé et une durée supérieure à une valeur déterminée et dont la fréquence est incluse dans la bande de fréquences correspondant au premier formant du spectre d'énergie de la parole. 3. Dispositif de détection de la parole tel que défini en 2 et dans lequel le circuit de détection comprend un second détecteur de fréquences connecté en parallèle sur la ligne, ce détecteur fournissant un signal de détection lorsqutil reçoit sur son entrée un signal au moins ayant une amplitude dépassant un seuil prédéterminé et une durée supérieure à une valeur déterminée et dont la fréquence est incluse dans la bande de fréquences correspondant au deuxième formant du spectre dténergie de la parole.