Brevet FR2568437A1 — publié le 19860131

Isi BELLER Aff.2 ADpareil convertisseur audiofréquences, installation pour le traitement de sujets atteints de troubles audio-phona- toires et auditivo-verbaux comprenant un tel appareil et pro- cédé mettant en oeuvre une telle installation. L'invention a nour objet une installation pour le traitement par voie auditive des troubles audio-phonatoires et auditivo- verbaux Drésentés par certains sujets, en règle générale Dar le jeune enfant. Il a été constaté que certaines anomalies du langage (dys- phasie) ou de l'écriture (dyslexie) sont liées à un dysfonc- tionnement de la perception auditivo-verbale.apparue au cours du développement du langage du sujet. Différentes solutions ont déjà été proposées pour provoquer une rééducation de ladite perception. En particulier, dans son brevet français N 77 01 233, publié sous le N 2 377 189, le Demandeur a suggéré de faire subir à un signal audio- fréquences une modulation de fréquence en raison inverse du niveau propre de modulation d'un signal pilote. L'installation antérieure n'ayant donné qu'imparfaitement satisfaction, la présente invention vient en offrir un per- fectionnement. Selon une caractéristique générale de l'invention, i'inszal- Lation combrend ln aocareil convertisseur audiofruences comportant, en combinaison: - un amplificateur d'entrée, - un premier et un second détecteurs à seuil, tous deux reliés à la sortie de l'amplificateur d'entrée, le second détecteur possédant une constante de temps au moins égale à celle du premier détecteur, - un montage oscillateur commandé en tension, relié à la sortie du premier détecteur à seuil, et - un modulateur symétrique dont les deux entrées sont res- pectivement reliées aux sorties du second détecteur à seuil et du montage oscillateur, tandis que sa sortie fournit un signal paramétrique, destiné à être appliqué à un-ou plusieurs transducteurs électro-acoustiques. De préférence, la constante de temps du premier détecteur est de l'ordre de 0,05 seconde et celle du second détecteur de l'ordre de 0,3 seconde. Dans un mode de réalisation particulier, les deux détecteurs à seuil sont reliés à la sortie de l'amplificateur d'entrée par des organes respectifs de réglage de niveau. I1 est encore avantageux que, de leur côté, les seuils des deux détecteurs soient réglables individuellement. Plus particulièrement encore, le seuil du premier détecteur et/ou la fréquence produite au repos sont réglés de sorte que la fréquence de l'oscillateur au repos soit voisine de la limite supérieure du domaine audible, qui peut varier suivant les sujets, et le-seuil du second détecteur est réglé de sorte que l'amplitude du signal de sortie du modu- lateur soit sensiblement nulle lorsque l'oscillateur est à sa fréquence de repos. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, - l2-oscillateur peut être en outre soumis à un balayage à fréquence rapide à une cadence imperceptible pour l'oreille humaine; - l'oscillateur peut opérer sur une bande étroite de fré- quence, dont la fréquence moyenne est alors fonction de la sortie du premier détecteur; - l'oscillateur peut encore émettre un signal dont le conte- nu harmonique est dépendant de la sortie du premier. détec- teur à seuil; L'invention vise également une installation comprenant un tel appareil et coqortant en outre un commutateur d'entrée susceptible d'être relié no- tamment à un lecteur de sons et/ou à un microphone, et un commutateur de sortie susceptible d'être relié à une chaîne de reproduction sonore ou un enregistreur de sons, le commu- tateur d'entrée étant relié à l'amplificateur d'entrée, tandis que lecommutateur de sortie est relié à la sortie du modulateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raîtront à l'examen de la description détaillée qui va sui- vre, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma électrique partiellement dé- taillé du convertisseur proprement dit selon la présente invention; et la figure 2 est le schéma électrique général d'une installation incorporant le convertisseur de la figure 1. La figure 1 illustre, sous la référence générale 1, une Partie de l'apcareil que l'on peut appeler "convertisseur paramétrique" et qui, dans le présent cas, est un convertisseur audiofréquences.Ce convertisseur comport- une entrée Eetune sortie S. Son entrée E est destinée à recevoir un sianal audiofré- qunces naturel. On entend par là un signal audiofréquences verbal ou vocal ou musical, qui peut être produit aussi bien par un sujet normal que par le sujet à' traiter ou par une source musicale. Le signal naturel d'entrée est appliqué à l'entrée d'un étage amplificateur 10, à large bande, et dont la sortie 11 est appliquée à deux organes respectifs de réglage de niveau 12 et 13, constitués ici de potentiomètres. Le curseur du potentiomètre 12 est relié à un premier dis- positif détecteur à seuil référencé 2.Le curseur du potentiomètre 13 est relié à un second dispositif détecteur à seuil référencé 3. Le détecteur à seuil 2 comprend, à partir de son entrée, un. condensateur 21, dont l'autre armature est reliée d'une part à l'anode d'une diode 22, et d'autre part à la cathode d'une diode 23. La cathode de la diode 22 aboutit au curseur d'un potentiomètre 20; recevant à ses bornes une tension de référence de signe positif. Elle est également reliée à une armature d'un condensateur 24 dont l'autre armature aboutit à l'anode de la diode 23. En parallèle sur le condensateur 24 est montée une résistance 25. L'anode de la diode 23 est aussi reliée à une extrémité d'une résistance 26 dont l'autre extrémité est reliée à une armature d'un condensateur 27 dont l'autre armature est reliée au curseur du potentiomètre 20. Le point commun de la résistance 26 et du condensateur 27 définft la sortie du premier détecteur à Èeuil 2, sortie qui est appli- quée à un oscillateur dont la fréquence est commandée par une tension, ou VCO,référencé 4. Le second détecteur à seuil 3 possède une structure assez -semblable à celle du premier. Le curseur du potentiomètre 13 est relié par l'intermédiaire d'un condensateur 31 à la cathode d'une diode 32, et à l'anode d'une diode 33. Le montage des diodes 32 et 23 est ''nverse de celui des diodes 22 et 23. L'anode de la diode 32 est reliée au curseur d'un potentio- mètre'-30 qui reçoit à ses bornes une tension de référence de'signe positif. La cathode de la diode 33 est reliée à une armature d'un condensateur 34 dont l'autre armature est re- liée au curseur du potentiomètre 30. En parallèle avec le condensateur 34 est montée une résistance 35. La cathode de la diode 33 est également reliée à une extrémité d'une ré- sistance 36 dont l'autre extrémité aboutit à une armature d'un condensateur 37 dont l'autre armature est à la masse. Le point commun de la résistance 36 et du condensateur 37 constitue la sortie du second détecteur-à seuil. La sortie du montage oscillateur 4 est appliquée par l'inter- médiaire d'un condensateur 40 -à une entrée e1 d'un modulateur 5. Celui-ci reçoit deux tensions de-pola- risation V1et V2. Son entrée e1 est reliée à la tension de polarisation V1 par l'intermédiaire d'une résistance 50. Une seconde entrée e2 du modulateur 5 reçoit la sortie du second détec- teur à seuil 3. Enfin, la sortie du modulateur 5, référencée S. consti- tue en mxme temps la borne de sortie du convertisseur paramétrique 1. Le modulateur paramétrique 5 a souvent une structure symétrique; dans ce cas, les entrées e'1 et e'2 sont, du point de vue alternatif, à la masse. L'homme de l'art comprendra que le premier détecteur 2 effectue une détection ou redressement en "doubleur de ten- sion" par rapport au seuil qui'.se trouve défini par le poten- tiomètre 20. Compte tenu du sens de branchement des diodes 22 et 23, la détection se fait par valeurs inférieures au seuil, c'est-à-dire que la tension de sortie du premier détecteur est retranchée du seuil défini par le potentio- mètre 20.Un condensateur de forte valeur 28 empêche l'appa- rition de tensions alternatives aux bornes de ce potentio- mètre. Par ailleurs, les éléments 20 à 27 définissent,pour ce premier détecteur à seuilune constante de temps de i'or- dre de 0,05 seconde. Au contraire, dans le second détecteur à seuil 3, le sens de détection est inverse: lorsque sa tension d'entrée est intérieure au seuil, le détecteur 3 fournit une.tension de sortie de même sens que le seuil défini par le potentiomètre - 30. On trouve donc aux bornes du condensateur 37 une tension qui est la suome de la tension de seuil et de la tension.redressée (au représentative de celle-ci, compte tenu de certains décalages introduits par les-diodes, et qui existent aussi dans le premier détec- teur). Les éléments 30 à 37 sont choisis pour que le second détecteur possède une constante de temps de l'-ordre de 0,3 seconde. L'appareil offre diverses possibilités de réglage, sur les- quelles on reviendra plus loin. Dans son utilisation normale, -le seuil du premier détecteur 2--(et si nécessaire- le VCO 4) sont réglés de sorte que la fréquence de l'oscillateur 4 au repos soit voisine de la limite supérieure du domaine audible, que l'on peut considérer soit comme fixée à l'avance à 17 000 Hertz -par exemple, soit come déterminée d'aDrès la réponsedusujet, analysée en particulier var audiogranmme. De son côté, le seuil du second ddtecteur est réglé de sorte que l'amolitude du signal de sortie du modulateur 5 soit sensiblement nulle lorsque l 'oscillateur 4 est à sa fréquence de repos et _ue la tension fournie par le détecteur 3 est nulle, car elle pourrait-pertuDrber ce réglage. Onr obtientainsi à la sortie S une tension dont la fréquence est variable avec la modulation, en s'abaissant en fonction du niveau de celle-ci, et dont l'amplitude est rigoureuse- ment proportionnelle à l'amplitude du signal d'entrée. Dans un exemple particulier de réalisation, les diodes 22, 23, 32, 33 sont du type 1N 44 48. Le potentiomètre 20 est de- kilohms, les condensateurs 21,24 et 27 sont respective- ment de 0,1; 0,22 et 0,1 microfarad, et les résistances 25 et 26 sont de 0,'1' mohm. Le condensateur 28 est de 10 microfarads. Dans l'autre détecteur à seuil, le potentiomètre 30 est de 2-0 Kohms, les condensateurs 31, 34 et 37 sont respectivement de 0,47; 0,22 et 0,1 microfarad, et les résistances 35 et 36 sont respectivement de 0,15 et 0, 33 Mohm. Le condensateur 38 est'de 100 microfarads. Le montage oscillateur 4 peut être réalisé sous la forme çl 'un multivi- brateur astable, précédé d'un étage de commande émetteur-suiveur. Dans le cas o on souhaite obtenir en plus un balayage à fré- quence rapide, on adjoint au VCO 4 un oscillateur auxiliaire 41. Il en est de même si on souhaite opérer sur une bande de fréquences et non sur une fréquence unique. Enfin, le modulateur symétrique 5 peut être un circuit inté- gré 1496G, fabriqué par la Société Motorola. Sa borne numéro 1 reçoit la sortie du second détecteur à seuil. Sa borne numéro reçoit la sortie du montage oscillateur 4, en interconnexion avec un dispositif de filtrage appliqué sur sa borne numéro 8. Sa borne 14 est à la masse. Les tensions de polarisation V1 et V2 sont appliquées aux entrées 5 et 12 du circuit intégré. Enfin, la sortie du circuit intégré est définie par sa borne numéro 6. La figure 2 illustre une application préférentielle du convertisseur para- métrique ou convertisseur audiofréquences 1 de la figure 1 à une installa- tion de traitement. Le convertisseur est monté entre un commutateur d'en- trée CE et un commutateur de sortie CS. Le commutateur CE permet de relier l'entrée E du convertisseur 1 soit à la sortie de lecture d'une tête ma- gnétique TM1 d'un magnétophone à cassette MC1, de préférence de haute qua- lité sonore, soit à la sortie d'un microphone M, également de haute quali- té. L'une et l'autre sorties peuvent être amplifiées par des préamplifi- cateurs AM1 et Ml. La sortie S du convertisseur 1 peut être appliquée par le commutateur CS soit à une chaîne de reproduction sonore à deux voies AP, soit à l'entrée d'enregistrement d'une tête magnétique M2 d'un magnétophone à cassette MC2, qui peut d'ailleurs être le même que le magnétophone à cassette MC1. Il est avantageux ?ue les cc-rnutateurs CE et CS permettent aussi une liaison directe entre le micropnone M, l'ampli AP, et le magnétophone MC2. Pour la rééducation des sujets présentant un dysfonctionnement auditivo-verbal, il est souhaitable que la chaîne de repro- duction sonore AP comporte, de manière connue, des réglages de niveaux individuels et d'équilibrage pour chaque voie, associés à un moyen de mesure précis, et des sorties par des transducteurs électro-acoustiques, par exemple des hauts-parleurs Ti, T2 destinés respectivement aux oreilles gauche et droite du sujet. Il peut également être avantageux de pouvoir alimenter l'amplificateur AP simulta- nément avec les tensions E et S du convertisseur, chaque niveau étant réglable; enfin, le rapport des niveaux gauche/droite peut être diffé- rent pour E1 et pour S1. Un casque peut encore être prévu pour l'écoute du signal reproduit par un opérateur, si on le désire. Une installation selon l'invention permet la mise en oeuvre d'un procédé de traitement suivant lequel on injecte dans cha- que oreille du sujet un mélange de sons compréhensibles et de sons paramétriques fournis par l'installation, le rapport en- tre les sons compréhensibles et les sons paramétriques intro- duits dans une oreille étant différent du rapport des sons compréhensibles et des sons paramétriques introduits dans l'au- tre oreille. Chacun des rapports est réglabie, avantageusement indépendamment l'un de l'autre. Par ces réglages, on peut aboutir, pour chaque oreille, à la suppression des sons compréhensifs ou des sons paramétriques. L'utilisation pratique de l'appareil de la figure 2 peut s'effectuer comme suit, dans le cas, pris à titre d'exemple, d'une dyslexie. La rééducation s'effectue en cinq phases, s'étageant sur un à quatre mois, à raison d'au moins deux séances d'une heure par semaine.-L'évolution du réglage du 35.convertisseur oarametrique, r'est-à-dire du son paramtrique, est indiquée ci-après. Exemple (dyslexie). - 1ère phase,dite "passive": voix et musique filtrées, c'est-à-dire d-nt le niveau aigu est accentué. Son paramétrique: amplitude forte: fréquence en dessous du seuil liminaire supérieur (seuil au-dessus duquel le son devient inaudible); excursion maximale (fourchette de fréquen- ces entre lesquelles le son paramétrique est modulé). - 2ème phase,semï-active: musique filtrée et "sifflantes" (mots riches en S préenregistrés à réoéter par le sujet). Son paramétrique: identique à celui de la musique, pour les mots: fréquence au-dessus du seuil liminaire supérieur; amplitude moyenne; excursion diminuée. - 3ème phase,active: sifflantes et textes. Son paramétrique: fréquence au-dessus du seuil liminaire supérieur; J. amplitude faible; excursion faib'le. - 4ème phase: textes et lecture guidée (avec bande pré- enregistrée). Son paramétrique identique à celui de la phase précédente. - Sème phase: lecture cuidée et lecture libre. 2568437 Son paramétrique: amplitude presque nulle. Dans ce qui précède, il est supposé que le montage oscilla- teur- 4 génère une fréquence pure et éventuellement ses haibniques. 1 est possible d'apporter à la présente invention de nombreu- ses variantes en particulier relativement à ce montage os- cillateur- On peut ainsi faire varier, par exemple: - les fréquences préférentielles d'un bruit rose produit par l'oscillateur, ou plus exactement par un générateur basse fréquence approprié; - une caractéristique de wobulation d'un signal wobulé, c'est-à-dire sujet à un balayage de fréquence; - le facteur de forme d'un signal en créneau produit par l'oscillateur; - le contenu harmonique du signal produit par l'oscillateur. En variante,ou en complément, on peut aussi émettre plu- sieurs signaux simultanés, qui peuvent notamment soit former entre eux un accord musical, soit couvrir une bande étroite de fréquences. La fréquence moyenne et l'amplitude sont alors Modifiées par le convertisseur paramétrique comme décrit ci-dessus. Ces différentes variantes de éalisation permettent d'englo- ber plus facilement les fréquences de résonance de l'oreille interne du sujet à l'intérieur de la bande qui se trouve émise par le montage oscillateur. Le cas o l'on veut émettre un bruit couvrant une bande de fréquences d'une manière permanente mérite une mention par- ticulière. Il peut être en effet difficile d'émettre un tel bruit, et de lui faire subir les modulations prévues par la présente invention. Dans ce cas, on utilisera un montage oscillateur qui émet un seul son à la fois, mais qui est soumis en outre à un balayage de fréquence sur la bande prescrite. Ce bàlayage de fréquence est rendu très rapide, par exemple 200 000 fois par seconde, afin que l'oreille ne puisse percevoir le balayage, et ait l'impression que la bande se trouve constamment remplie. 12 2568437 Revendications. 1. Appareil convertisseur audiofréquences, en particulier pour le traitement de sujets atteints de troubles audio- phonatoires, caractérisé en ce qu'un signal audiofréquence arrivant à l'entrée, subit une détection de fréquence en raison inverse de son niveau de modulation, pour être appli- qué ensuite,.par un transducteur électro-acoustique, à la personne à traiter, ou en ce qu'on génère un signal dont l'am- plitude et/ou la fréquence sont influencées par le signal audiofréquence arrivant à l'entrée et en ce qu'il comporte en outre, isolément ou en combinaison - un amplificateur d'entrée (10), - un premier (2) et un second (3) détecteurs à seuil, tous deux reliés à la sortie de l'amplificateur d'entrée (10), le second détecteur possédant-une constante de temps au moins égale à celle du premier détecteur (bu au moins dont la constante de temps est différente de celle du premier); - un montage oscillateur commandé en tension (4), relié à la sortie du premier détecteur à seuil, et - un modulateur (symétrique) (5) dont les deux paires d'en- trées sont respectivement reliées aux sorties du second détecteur à seuil et du montage oscillateur, tandis que sa sortie fournit le signal paramétrique, destiné à être appli- qué au transducteur électro-acoustique. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la constante de temps du premier détecteur (2) est de l'or- dre de 0,05 seconde, et celle du second détecteur (3) de l'ordre de 0,3 seconde. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caracté- -13 2568437 risé en ce que les deux détecteurs à seuil sont reliés à la'sortie de l'amplificateur d'entrée (10) par des organes de rëglage de niveaux respectifs (12, 13). 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à.3, caracté- risé en ce que les seuils des deux détecteurs sont réglables individuellement (20, 30). 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce que le seuil du premier détecteur (2) est réglé de sorte que la fréquence de l'oscillateur (4) au repos soit voisine de la limite supérieure du domaine audible, et en ce que le seuil du second détecteur (3) est réglé de sorte que l'amplitude du signal de sortie du modulateur (5) soit sen- siblement nulle lorsque l'oscillateur (4) est à sa fréquence de repos. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caracté- risé en ce que l'oscillateur (4) est en outre soumis à un balayage de fréquence rapide à une cadence imperceptible pour l'oreille.humaineo 7. Appareil selon l'une des revendications 1 à.6, caracté- risé en ce que l'oscillateur (4) opère sur une bande étroite de fréquences, dont la fréquence moyenne est abaissée en fonction de la sortie du second détecteur. 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5e caracté- risé en ce que l'oscillateur (4) émet un signai dont le fac- teur de forme est dépendant de la sortie du premier détec- teur à seuil. 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caracté- risé en.ce que l'oscillateur (4) émet un signal dont le contenu harmonique est dépendant de la sortie du premier détecteur à seuil. 10. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, l'oscillateur (4) montant en fréquence lorsque sa tension d'entrée augmente, le premier détecteur (2) à seuil possède un seuil de signe contraire et/ou une polarité de fonctionnement au sens de détection du second détecteur (3)- 11. Installation pour le traitement de sujets atteints de troubles audio-phonatoires et auditivo-verbaux, caractéri- sée en ce qu'elle comprend un appareil convertisseur selon l'une des revendications 1 à 10 ci-dessus. 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte, à l'entrée du convertisseur, un commuta- teur d'entrée (CE) susceptible.d_être relié à un lecteur de sons (TM1)et/ou à un microphone (M), et à la sortie du con- vertisseur, un commutateur de sortie (CS) susceptible d'être relié à une chaîne de reproduction sonore (AP) et/ou un enre- gistreur de sons (TM2, CM2). 13. Installation selon la revendication 1-1 ou la revendica- tion 12, caradtérisée en ce qu'elle comporte des réglages de niveau séparés pour les deux oreilles, de manière que l'on puisse injecter dans chaque oreille un mélange diffé- rent de sons paramétriques-et de sons ordinaires (compré- hensibles). 14. Procédé de traitement de sujets atteints de troubles audio-phonatoires et audito-verbaux mettant en oeuvre une installation selon l'une des revendications 11 à 13, carac- térisé en ce qu'on injecte dans.ehaque oreille du sujet un mélange de sons compréhensibles et de sons paramétriques fournis par l'installation, le rapport entre les sons com- préhensibles et les sons -paramétriques introduits dans une oreille étant différent du rapport des sons compréhensibles et des sons paramétriques introduits dans l'autre oreille. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que chacun des rapports est réglable. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce S que les rapports sont réglables indépendamment l'un de l'autre. 17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le réglage permet d'aboutir à la suppression des sons ordinaires ou des sons paramétriques.