Brevet FR2529727A1 — publié le 19840106

"DISPOSITIF DE REGLAGE AUTOMATIQUE DU NIVEAU SONORE D'UNE SOURCE DE SONS UTILES EN FOMCTION DU BRUIT AMBIANT." La présente invention concerne un dispositif de réglage automatique du niveau sonore d'une source de sons utiles en fonction du bruit ambiant, constitué, d'une part, d'un circuit émetteur, comportant principalement un amplificateur à gain variable, en série avec un haut-parleur, un premier circuit redresseur en dérivation sur le circuit émetteur, entre l'amplificateur à gain variable et le hautparleur, fournissant un premier signal continu, et, d'autre part, d'un circuit capteur, comportant principalement un deuxième circuit redresseur en série avec un microphone fournissant un deuxiéme signal continu. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des équipements audio pour voitures automobiles. Un dispositif de réglage automatique, conforme au préambule, est connu de la demande de brevet européen n 26 929. Cette demande de brevet décrit un dispositif dans lequel @e premier et le deuxième signal continus sont appliqués à un calculateur analogique permettant d'extraire, à parti@ @es informations recueillies par le microphone, une tension proportionnelle à la pression acoustique du bruit ambiant; cette tension pilote ensuite l'amplificateur à gain variable de façon à maintenir constant, lorsque le bruit ambiant varie, le rapport des intensités sonores des sons utiles et d bruit ambiant. Ce dispositif connu présente cependant quelques inconvénients. En effet, il exige, d'une part, une chaîne calcu latice relativement complexe et onére-use avec addition, soustraction, multiplication et extraction de racine carrée et, d'autre part, un amplificateur a gain variable pariai tement linéaire en fonction de la tension de pilotage. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. Elle est basée sur l'idée que l'on pourrait maintenir constant, dans des limites connues, le rapport des intensités des sons utiles et du bruit ambiant sans avoir à connaître, donc à calculer, une tension de bruit, en utilisant pour cela une méthode de zéro. En effet, selon a présente invention, un dispositif de réglage automatique du niveau sonore d'une source de sons utiles en fonction du bruit ambiant, constitué, une part, d'un circuit émetteur, comportant principalement un amplificateur à gain variable en série avec un haut-parleur, un premier circuit redresseur en dérivation sur le circuit émetteur, entre l'amplificateur à gain variable et le hautparleur, fournissant un premier signal continu, et, d'autre part, d'un circuit capteur, comportant principalement @n deuxième circuit redresseur en série avec un microphone fournissant un deuxième signal continu, est notamment remarquable en ce que le premier signal continu et le deuxième signal continu sont appliqués respectivement a une première borne d'entrée et une deuxième borne d'entrée d'un circuit comparateur qui délivre, à une borne de sortie, un signal de commande du gain de l'amplificateur à gain variable. Ainsi, le dispositif selon l'invention se comporte de telle façon que le gain de l'amplificateur à gain variable s'ajuste automatiquement, au S'oins dans certaines limites, à une valeur qui produit l'égalité du premier signal continu et du deuxième signal continu. Or, nous verrons plus loin en détail que le premier signal continu est proportionnel à la racine carrée de l'intensité des sons utiles, tandis que le deuxième signal continu est proportionnel à la racine carrée de la somme des intensités des sons utiles et du bruit ambiant. A 11 égalité des deux signaux continus, le rapport de ces deux intensités est constant.Comme on peut le noter, ce résultat est atteint sans avoir eu à calculer séparément une tension de bruit et sans exiger de la part de l'amplificateur à gain variable des performances particulieres quant à sa linéarité. Afin d'ajuster le niveau relatif du premier et du deuxième signal continu, il est prévu que le dispositif selon l'invention comporte des moyens d'atténuation dudit deuxième signal continu. Enfin, dans le but d'éviter que le gain de l'amplifi cateur à gain variable n'atteigne sa valeur maximum lors de silences de la source de sons utiles, il y a avantage à ce que le dispositif selon l'invention comporte de moyens de mémorisation dudit signal de commande du gain de l'amplificateur à gain variable. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut etre réalisée. La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de réglage automatique selon l'invention. La figure 2 donne le diagramme d'évolution du rapport de l'intensité des sons utiles à l'intensité du bruit ambiant en fonction de l'intensité du bruit ambiant. La figure 3 est une première variante de réalisation du dispositif selon l'invention représenté à la figure 1. La figure 4 est une deuxième variante de réalisation du dispositif selon l'invention représenté à la figure 1. La figure 1 représente schématiquement un dispositif de réglage automatique du niveau sonore d'une source de sons utiles en fonction du bruit ambiant. Cette source de sons utiles, par exemple un auto-radio, peut etre préréglée manuellement à un niveau sonore minimum à l'aide du potentiomètre ll. Ce dispositif est constitué, d'une part, d'un circuit émetteur 21, comportant principalement un amplificateur 23 à gain variable en série avec un haut-parleur 22; le circuit émetteur de la figure 1 comporte en outre un amplificateur 24 de puissance. Un premier circuit redresseur 31 en dérivation sur le circuit émetteur 21, entre l'amplificateur 23 à gain variable et le haut-parleur 22 fournit un premier signal continu S1.Dans l'exemple de la figure 1, le premier circuit redresseur 31 est composé d'un filtre passe-bande 32 et d'un élément redresseur 33. D'autre part, le dispositif de réglage automatique de la figure 1 comporte également un circuit capteur 41 principalement constitué par un microphone 42 associé à un amplificateur 43.Ce circuit capteur est placé en série avec un deuxième circuit redresseur 51, éventuellement identique au premier circuit redresseur 31, présentant un filtre passe-bande 52 et un élément redresseur 53, et fournissant un deuxième signal continu Comme on peut le voir à la figure 1, le premier signal continu S1 et le deuxième signal continu S2 sont appliqués respectivement à une première borne 62 d'entrée et une deuxième borne 63 d'entrée d'un circuit comparateur 61, qui délivre, a' une borne 64 de sortie, un signal de commande- du gain de l'amplificateur 23 à gain variable. Ce circuit comparateur fonctionne selon une boucle fermée de contreréaction formée par le haut-parleur, l'air ambiant et le microphone. Les filtres passe-bande 32 et 52 sont, par exemple, des filtres adaptés à la courbe de sensibilité de l'oreille. Examinons maintenant le fonctionnement du dispositif selon l'invention. Soit VO, l'amplitude du signal de sortie émis par la source de tension schématisée par le potentiomètre 11. Après amplification par l'amplificateur 23 à gain G variable et par l'amplificateur 24 de puissance de gain g, l'amplitude du signal au niveau du haut-parleur 22 est GgVO. Ce hautparleur produit alors une intensité sonore IS proportionnelle au carré de ce signal, soit G g VO : IS = kG2g2VO2 Si l'on appelle los l'intensité sonore des sons utiles émise pour un gain G égal à 1, on a IOS = kg2VO2 IS peut donc s'écrire IS = G2 IOS Après traitement par le circuit redresseur 31, le signal d'attaque du haut-parleur fournit un premier signal signal continu S1 également proportionnel à GgVO, c'est à dire à oU k1 est une constante caractéristique des ensembles 21 et 31. De même, le microphone 42 reçoit la somme de l'intensité IS des sons utiles et de l'intensité IB du bruit ambiant, et produit un signal électrique dont l'amplitude, si IS et IB ne sont pas corrélés, est proportionnelle à Après traitement par le deuxième circuit redresseur 51, ce signal électxique est converti en un deuxième signal continu S2 également proportionnel à où k2 est une constante caractéristique des ensembles 41 et 51. Les signaux continus S1 et S2 sont alors comparés par le circuit comparateur 61. En prenant pour paramètre l'intensité sonore IB du bruit ambiant, on peut distinguer trois modes de fonctionnement du dispositif selon l'invention, représentés sur le diagranme de la figure 2. - Lorsque le niveau du bruit 1B est trop bas, de sorte que le signal continu S2 est inférieur au signal continu le circuit comparateur 61 ne peut piloter l'anplificateur 23 à gain variable dont le gain G reste égal à 1. On a alors IS = IOS en écrivant que S2 ou encore donc, tant que 1B est inférieur à la limite définie par l'équation (1), l'intensité sonore utile IS est indépendante du niveau du bruit, ce qui n'est pas un inconvénient puisque, comme le montre la figure 2, le rapport intensité sonore utile / intensité du bruit ambiant est supérieur ou égal à Comme le montre l'équation (1), une condition de compatibilité entre les constantes k1 et k2 est que : k1 > k2 I - Lorsque le niveau du bruit IB dépasse la valeur limite de le circuit comparateur 61, fonctionnant en contre-réaction comme on l'a dit plus haut, délivre à sa borne 64 de sortie un signal de commande du gain de l'amplificateur 23 dont le gain variable s'ajuste,à condition que k1 > k2 , à une valeur G telle que S1 = S2, soit ce qui conduit à Le rapport de l'intensité sonore utile à l'intensité du bruit ambiant est donc maintenu constant, conformément au but de l'invention, sans qu'il ait été nécessaire de calculer explicitement IB. - Lorsque le niveau du bruit 1B continue à augmenter, le gain G de l'amplificateur 23 à gain variable atteint une valeur maximale GM qui est limité, soit par ledit amplificateur à gain variable lui-meme, soit par la dynamique de l'amplificateur 24 de puissance. Ce régime se produit lorsque et l'intensité sonore utile reste constante et égale à 2 IS @ @M IOS Alors, comme l'indique la figure 2, le rapport IS/IB diminue au-dessous de la valeur limite En pratique, cette diminution du rapport IS/IB n'est pas très pénalisante car elle se produit à partir d'un niveau sonore global très élevé qui rend toute écoute quasi impossible. Comme on l'a vu précédemment, une condition de fonctionnement du dispositif selon l'invention est que les constantes kl et k2 vérifient la relation k1 > k2 En d'autres termes, le niveau du deuxième signal continu ne doit pas varier plus vite que le premier signal continu S1 de façon à ce que l'égalité S1 = S2 puisse se produire. C'est pourquoi, il y a avantage à ce que le dispositif selon l'invention comporte des moyens d'atténuation de S2 qui dans la première variante de réalisation montrée à la figure 3 est un diviseur de tension potentiométrique 71 placé, par exemple, entre le circuit capteur 41 et le deuxième circuit redresseur 51. Lorsqu'il se produit un silence de la source de sons utiles le premier signal continu S1 devient nul tandis que le deuxième signal continu S2 est différent de zéro. La boucle de contre-réaction du dispositif selon l'invention agit alors de façon à amener le gain de l'amplificateur 23 à gain variable à sa valeur maximum GM qui peut être atteinte si la durée du silence est plus grande que la constante de temps du dispositif. Il y a donc intérêt, dans cette circonstance, à limiter la variation du gain de l'amplificateur à gain variable. Pour cela, on prévoit de placer dans la boucle des moyens de mémorisation du signal de commande du gain de l'amplificateur à gain variable.La figure 4 donne une deuxième variante de réalisation du dis positif selon l'invention dans laquelle lesdits moyens de mémorisation sont constitués par un condensateur 81 en parallele sur la boucle de contre-réaction, etoen série avec un interrupteur 82, par exemple électronique, placé entre le circuit comparateur 61 et le condensateur 81 et commandé par un circuit détecteur 83 formé d'un filtre 84 et d'un élément redresseur 85, ledit circuit détecteur 83 étant relié à la source de sons utiles.Un silence dans le son utile est détecté par le circuit 83 qui commande l'ou- verture de l'interrupteur 82, le condensateur 81 maintient alors un signal de commande de l'amplificateur 23 à gain variable égal au signal de commande directement appliqué par le circuit comparateur 61 à l'amplificateur 23 avant interruption du circuit La constante de temps du condensateur 81 est très grande et le gain reste constant jusqu'a' la reprise du son utile. Le dispositif selon l'invention, en maintenant le rapport IS/IB constant en régime normal, produit par principe une certaine compression de dynamique lorsque le bruit ambiant étant fixe l'intensité des sons utiles varie, passant par exemple d'un piano à un forte ou vice versa. Notons que cet effet de compression contribue à une écoute plus agréable en relevant le niveau de piano très bas, inaudibles au milieu du bruit ambiant, alors qu'une certaine diminution de forte très puissants ne s'avère pas très gênante. REVENDICATIONS : 1. Dispositif de réglage automatique du niveau sonore d'une source (11) de sons utiles en fonction du bruit ambiant, constitué, d'une part, d'un circuit émetteur (21b, comportant principalement un amplificateur t23) à gain variable en série avec un haut-parleur (22), un premier circuit redresseur t31) en dérivation sur le circuit émetteur (21), entre l'amplificateur (23) a' gain variable et le haut-parleur (22) fournissant un premier signal continu (S1) et, d'autre part, d'un circuit capteur (41) comportant principalement un deuxième circuit redresseur (51) en-série avec un micro phone (42) fournissant un deuxième signal continu caractérise en ce que le premier signal continu (S1) et le deuxième signal continu (S2) sont appliqués respectivement à une première borne (62) d'entrée et une deuxième borne (63) d'entrée d'un circuit comparateur (61) qui délivre, à une borne de sortie (64), un signal de commande du gain de l'amplificateur (23) à gain variable. 2. Dispositif de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (71) d'atténuation dudit deuxième signal continu 3. Dispositif de réglage selon l'une quelconque des revendications I ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (81,82,83) de mémorisation dudit signal de commande du gain de l'amplificateur (23) à gain variable.