Brevet FR2490856A1 — publié le 19820326

La présente invention concerne un appareil qui a pour but principal la rduc- tion du bruit de fond de toute source audio-frequences ou radio freqoences. L'attenuation de ce bruit de fond dû à la transmission ou au stockage d'informations, s'effectue par analyse spectrale en temps réel à l'aide de filtres programmables decrits ci-dessous. I1 s'agit donc d'amèliorer la dynamique et le rapport signal-bruit des systèmes de transmission ou de stockage d'informations déj existant, sans codage ni découpe prEalables. L'appareil proposé permet donc de réduire le bruit de fond sans codage, aussi bien au départ (à l'enregistrement des informations) qu' la sortie (a la restitution des informations) Des enregistrements de mauvaise qualité ou altérés, notamment les enregistrements anciens, peuvent etre ainsi, grâce à l'appareil proposé, récupérées ou améliorés. Ces enregistrements peuvent avoir été faits sur un support magnétique (magnétophone à bande lisse audio ou vidéo, ou bande perforée, ou à cassette) ou sur un support optique (projecteur cinema), ou encore sur un disque (audio ou vidéo). La plupart des systèmes réducteurs de bruit de fond actuels, tels que les systbmes Dolby, Dbx, etc ... font appel à un codage qui leur est propre est donc à un décodage appartenant nécessairement au mne systame. Une source audio peut être caractérisEe par sa bande passante et sa dynamique qui nous donne une certaine quantité d'informations. En utilisation audio la bande passante à l'écoute peut se limiter entre 20 Hz et 20 KHz ; la dynamique est donne par le recul du bruit de fond se situant entre -40 à -70 dB en général par rapport au niveau nominal et suivant le type d'appareil et de support utilisé.Ce qui fait que l'écoute des enregistrements effectues à de faibles niveaux est désagréable à cause du souffle des préamplificateurs, du support magnétique, etc L'appareil propose fonctionne sur le principe du découpage en tranches de la bande audio ou video considérée à l'aide de filtres programmables par tiers d'octave, ou demi octave, ou octave, ou double octave, etc Dans chaque tranche nous aurons un rapport signal/bruit beaucoup plus élevé que le rapport signal/bruit global. D'autre part nous pouvons programmer chaque filtre pour ne laisser passer que des informations d'un niveau superieur un seuil (bruit de fond) Ce qui fait qu'en l'absence d'information utile, les filtres ne laissent pas passer la modulation parasite (souffle à ronflette).Etant donné que la plupart du temps l'information audio, surtout Si elle est de faible niveau, est localisée à des fréquences précises, il n'y a que quelques filtres qui travaillent à la fois. Chaque filtre programmable (figure I, planche I/3) est composé d'un e ta- ge d'entrée comportant un potentiomètre de réglage de niveau (Pe), suivi d'un amplificateur adaptateur d'impédance (AE). Cet amplificateur attaque un filtre passe bande de conception classique, de I/3, ou de I/2, ou I octave (FB) A la sortie de ce filtre (point D), le signal est aiguillé d'une part vers un limiteur compresseur (LC), d'autre part vers un amplificateur sommateur (S).La commande du limiteur compresseur (LC) s'effectue à l'aide d'un amplificateur 1 gain réglable (AG), suivi d'un décteur h constance de temps (DCT) spécifique à chaque filtre suivant les caractéristiques de l'au- dition de l'oreille pour la bande de fréquences considérée, le limiteur compresseur sus-dit devant remplir son rôle pendant un temps plus long pour les fréquences basses que pour les fréquences aigues. La programmation du filtre, s'effectuera en faisant jouer le gain de l'amplificateur å gain variable (AG). Une partic du signal prélevé à la sortie du limiteur compresseur (LC) au point L est envoyée vers un amplificateur inverseur (AT), et est ensuite dirigée vers l'entrée de l'amplificateur sommateur (S). Un signal de tension Ve étant appliqué l'entrée E du filtre (FB) nous retrouvons un signal Vd au point D. A la sortie du limiteur compresseur nous trouvons le signal aVd, où le coefficient a est caractéristique de la prograination du limiteur compresseur (LC). A la sortie de l'amplificateur inverseur (AI), le signal sera -aVd ; ce signal appliqué l'entrée de l'amplificateur sommateur (S), additionné au signal Vd , donneront la sortie de l'amplificateur sommateur (S) un signal de la forme Vs ' Vd + (-aVd) avec 0 L'allure des courbes représentant le coefficient a , en fonction de la ten sior Vd et du réglege de l'amplificateur gain variable (AG), est représentée sur la figure 2 , planche II/3 En agissant sur le réglage de l'amplificateur gain variable (AG) nous pouvons programmer des seuils tels que a - I tant que Vd # Vb, Vb étant la tension représentant le bruit de fond au point D . Dans ce cas nous aurons Vs w 0. Chaque filtre programmable (FP) constitue un des éléments de lsappa- reil proposé (figure 3, planche III/3). Un étage adaptateur d'impédance et de niveau d'entrée (ANE) permet de connecter la plupart des sources audio ou vidéo (SM) à 11 appareil. La sortie de cet étage, point A, attaque la batterie de filtres programmables passe bande (FP I à FPn) Les sorties de filtres (S I à Sn) sont reliées à l'amplificateur de sortie adaptateur de niveau (ANS). Pour le filtre d'ordre m , du filtre I au filtre n , la tension à sa sortie sera dd la forme Vsm r Vdm + (-amVdm). L'ensemble de la tension à l'entrée de l'amplificateur ANS sera de la forme Vdm + (-amVdm) Etant donné que l'information audio, de faible niveau la plupart du temps, est localisée à des fréquences précises, il nty a donc que quelques filtres qui travaillent à la fois. De ce fait le coefficient am sera égal à I dans tous les filtres ne détectant pas d'information utile. De ce fait également, la tension à la sortie du ou des filtres ne détectant pas d'information utile sera nulle. L'entrée de l'amplificateur ANS ne sera ainsi attaqué que par la tension de sortie du ou des filtres laissant passer l'information. Le Le nombre de filtres dans l'appareil propo- sé dépend de la précision et de la qualité souhaitées. L'appareil proposé peut s'applique à toute utilisation professionnelle ou amateur requerrant l'enregistrement ou la reproduction de signaux audio ou vidéo, de façon à améliorer leur rapport signal/bruit. Par exemple, dans le cas d'un enregistrement sonore effectué sur un maKn*-tophone à l'aide d'un micro dynamique à corbe lineaire mais de faible gain (micros à ruban) on pourra utiliser l'appareil en l'intercalant entre la scrtie de préamplificateur du micro et l'entrée du magnétophone. A la rtr > roduction l'appareil peut etre inséré entre la sortie du préamplificatur, par exemple d'une platine tourne-disque, et l'entrée de l'amplificateur de puissance. Dans le cas d'un solo de violon de faible niveau, un instrument dont le spectre de fréquences instatanées est bien localisé, il s'agit de faire travailler un, deux ou trois filtres à la fois, correspondant aux fréquences instantanées. Pour ce genre d'utilisation l'appareil peut etre équipé d'un filtre pour chaque demi octave entre 30 Hz et I8 KHz. Chaque filtre demi octave sus-dit est un filtre passe bande classique. I1 est entendu que l'on peut mettre en oeuvre l'invention suivant de nombreuses midifications et variantes sans toutefois stécarter de son cadre et de son esprit. RLVENDICATIONS I) Appareil pour la réduction du bruit de fond, du type a analyse spectrale en temps réél, caractérisé en ce qulil comprend une batterie de filtres programmables par un limiteur compresseur, le-dit limiteur compresseur étant lui-neme commandé à l'aide d'un amplificateur gain variable et d'un detecteur de niveau comportant des constantes de temps, chaque filtre programmable ne laisse passer, suivant sa programmation, que l'information utile, éliminant ainsi toute information parasite. 2) Appareil selon la revendication I, caractérisé par le fait que chaque filtre programmable ne laisse passer que des informations d'un niveau supérieur un seuil par le réglage d'un amplificateur à gain variable placé en bo-cle de commande à la sortie d'un limiteur compresseur et à l'entrée d'un détecteur de niveau dont la constante de temps est spécifique à chaque filtre suivant les caractéristiques de l'audition de l'oreille humaine pour la bande de frequences considérée. 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le nombre de filtres programmables utilisés, et la largeur de bande de ces filtres, et donc la pente de ces filtres,ne dépendent que de la précision et de la qualité d signal de sortie souhaitées par l'utilisateur. 4) Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'amplificateur à gain variable peut etre réglé entre un gain de O à 60 dB. 5) Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le limiteur compresseur a une plage d'action s'étendant à plus de 80 dB.