Brevet FR2579842A1 — publié le 19861003

Dispositif de compensation du bruit ambiant dans un amplificateur audio. L'invention concerne les dispositifs de compensation du bruit ambiant des amplificateurs audio, notamment ceux utilises à bord d'un véhicule. On connaît déjà des dispositifs de ce type qui comportent tous un comparateur comparant un signal, provenant dlun microphone et contenant un mélange de bruit ambiant produit par la voiture et de signal utile provenant des haut-parleurs, à un autre signal prélevé apres l'amplificateur à gain commande et qui contient seulement le signal utile. Ce comparateur est en effet nécessaire pour modifier le gain de l'amplificateur afin de réguler le rapport signal utile/bruit ambiant. De tels dispositifs sont décrits par exemple dans le brevet français 2 435 879, où le comparateur est désigné sous la réference 15, dans le brevet français 2 513 839 au nom du demandeur, où le comparateur est désigne sous la référence CP, et dans le brevet français 2 529 727, où le comparateur est désigné sous la référence 61. L'écoute prolongée de chaînes audio équipées de dispositifs de compensation de ce type met en évidence un défaut commun qui est le manque de régularité du rapport signal utile/bruit ambiant, lequel varie trop en fonction du genre de musique écoutée. On a pu croire que ce défaut était imputable à la non linéarité de la chaîne électroacoustique formée par le haut-parleur, le local et le micro. Cependant même après une treks soigneuse égalisation, ce défaut persiste toujours, et on remarque en particulier que le rapport signal utile/ bruit ambiant demeure très faible lors des notes pures soutenues, et devient au contraire fort lors de passages contenant beaucoup de transitoires. En fait ce défaut provient du mode de redressement adopté pour la comparaison des tensions. En effet tous les dispositifs connus utilisent comme base de comparaison la valeur moyenne des tensions continues obtenues après redressement en simple alternance et lissage par condensateur, avec une constante de temps par exemple de 500 ms. Ceci se traduit sur tous les schémas par l'existence d'une simple diode de redressement. Le but de l'invention est d'éliminer l'inconvénient précédent, c'est-à-dire de réduire la disparité de réaction vis-à-vis des notes pures et des passages riches en transitoires. L'invention consiste à utiliser comme base de comparaison, non plus les valeurs moyennes, ni les valeurs efficaces qui leur sont proches, mais les valeurs de crêtes. En effet le facteur de crête d'un bruit est de l'ordre de 12 dB, celui d'une sinusoïde de 3 dB et aelui de transitoires musicales peut dépasser 15 dB, de sorte que ce nouveau mode de comparaison entraîne dans certains cas des modifications du rapport signal utile/bruit ambiant de plus de 10 dB par rapport au fonctionnement antérieur, ce qui est tout à fait considérable. Le dispositif selon l'invention remplace donc les simples diodes, insérées respectivement dans les deux voies correspondant aux deux signaux à comparer, par des détecteurs de crêtes. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple représenté sur le dessin annexé, sur lequel la figure unique représente le schéma général du dispositif. Dans cet exemple, un amplificateur à gain commandé 1 amplifie le signal audio SE proportionnellement à une tension de commande parvenant à son entrée 2. Le signal en sortie SS correspond donc au signal d'entrée SE amplifié avec un gain variable selon la tension de la commande 2. Cette tension est fournie à partir d'un microphone d'ambiance 3 qui est chargé de recueillir le bruit ambiant et fournit un signal qui est filtré par un filtre psycho-acoustique 4. Le signal sortant de ce filtre est alors redressé par un détecteur de crete DCI. Ce détecteur de crête DC1 comprend un amplificateur opérationnel 5 dont l'entrée directe (+) est attaquée par le signal provenant du filtre 4, et dont la sortie est rebouclée sur l'entrée inverseuse (-) par l'intermédiaire d'une diode 6 qui est montée dans un sens qui ne permet la rétroaction du signal de sortie de l'amplificateur 5 que pour les valeurs négatives. Le signal de crête détecté à l'entrée inverseuse (-) est lissé par un condensateur 7 dont la constante de temps est réglée par une résistance 8. La sortie S1 de DCl a pour première fonction de commander l'entrée de commande 2 par l'intermédiaire d'une résistance 9 et d'une résistance 10 qui forment, avec le condensateur 11, un intégrateur à grande constante de temps lorsque le transistor 12 n'est pas passant. D'autre part une tension représentative du signal utile est prélevée à la sortie SS de l'amplificateur à gain commandé 1, à travers un moyen de réglage de niveau 13, et est filtrée par un filtre psycho-acoustique 14 de caractéristiques identiques à 4, ou différentes afin de compenser la non linéarité en fréquences de la chaîne baut-parleur-local-micro. Le signal sortant du filtre 14 attaque un deuxième détecteur de crête DC2 analogue au premier détecteur de crête DC1 et dans lequel les divers composants 15, 16, 17 et 18 correspondent respectivement aux composants 5, 6, 7 et 8 de DC1. Toutefois pour que DC2 et DC1 aient des actions antagonistes sur le comparateur 19, la diode 16 est montée en sens inverse de la diode 6 de manière à permettre la rétroaction sur l'entrée inverseuse seulement pour les valeurs positives du signal de sortie. En conséquence la sortie S2 de DC2 fournit une tension toujours négative, tandis que la sortie S1 de DC1 fournit une tension toujours positive. Les condensateurs 7 et 17, s'ils sont polarisés, sont connectés en conséquence et d'une maniere inversée. Ceci permet, en insérant entre S1 et S2 deux résistances par exemple égales 20 et 21de commander l'entrée inverseuse (-) du comparateur 19 par le point commun de ces deux résistances, tandis que l'entrée directe (+) est à la masse. Enfin, comme on le voit sur la figure, la sortie du comparateur 19 commande la base du transistor 12 par l'intermédiaire d'une résistance 22. De cette manière, lorsque la tension S1 est supérieure en valeur absolue à la tension S2, la sortie de l'amplificateur 19 est basse et le transistor 12 n'est pas passant, ce qui permet comme on l'a vu au signal S1 de commander l'augmentation de la tension de commande 2, donc du gain de l'amplificateur à gain commandé 1. Dans le cas inverse, c'est-à-dire si la tension S2 est en valeur absolue supérieure à la tension S1, ce qui signifie que le niveau du signal audio devient prépondérant par rapport à celui du bruit ambiant, la sortie du comparateur 19 devient haute, le transistor 12 devient passant, et la tension de commande 2 diminue suivant la constante de temps formée par 10 et 11.Par suite le gain de l'amplificateur à gain commandé 1 diminue lentement ainsi que le niveau de sortie SS. Si le bruit reste constant, le signal va alors devenir trop faible et la tension S1 plus forte que S2, entraînant le changement d'état du transistor 12 qui en ne conduisant plus permet l'augmentation de la tension de commande 2 avec la constante de temps formée par 9, 10 et 11, augmentant ainsi le niveau du signal. Le comparateur 19 ajuste donc bien le niveau du signal audio par rapport à celui du bruit ambiant en comparant leur valeur de crête. En variante, l'antagonisme des actions des détecteurs de crête DCI et DC2 pourrait etre obtenu avec des détecteurs identiques non inversés attaquant par des jeux de résistances appropriées respectivement les entrées directe et inverseuse du comparateur 19. De même, à côté de la réalisation analogique simple qui a été décrite, il serait possible d'utiliser un traitement numérique des signaux en remplaçant par leur équivalent numérique ces deux détecteurs de crêtes, le comparateur et le circuit de commande du gain variable. Des essais complets montrent que le dispositif de compensation selon l'invention correspond beaucoup mieux à l'attente de l'auditeur par le fait que les notes pures prolongées ne sont plus écrasées, et qu'au contraire les passages contenant beaucoup de transitoires ne sont pas exagérément mis en valeur. REVENDICATIONS 1. Amplificateur audio fréquence muni d'un dispositif de compensation du bruit ambiant du type comprenant un moyen (19) de comparaison d'un premier signal, issu d'un microphone d'ambiance (3) et contenant un mélange de bruit ambiant et due signal issus des hautparleurs, à un second signal, prélevé à la sortie (SS) de l'amplifi cateur à gain commandé (1) utilisé, pour commander un moyen de régu- lation du rapport signal utile/bruit ambiant par action sur le gain d'amplification du signal utile, caractérisé par le fait que ce premier signal et ce second signal attaquent de manière antagoniste le comparateur (19) par 11 intermédiaire de détecteurs de crêtes (DCl, DC2). 2. Awnplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux filtres psycho-acoustiques (4, 14) de carac- téristiques identiques raccordés en amont des détecteurs de crottes (DCl, DC2). 3. Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux filtres psycho-acoustiques (4, 14) raccordés en amont des détecteurs de crêtes (DC1, DC2) et dont les caractéristiques diffèrent de manière à compenser la non linéarité en fréquences de la chaîne haut-parleur-local-micro. 4. Amplificateur selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le détecteur de crête (DC1) du premier signal issu du microphone (3) comporte un amplificateur opérationnel (5) dont l'entrée positive est attaquée par le signal correspondant et dont la sortie est rebouclée avec 11 entrée inverseuse (-) par l'intermédiaire d'une diode (6) d'un sens ne permettant la rétro action que pour les valeurs négatives du signal de sortie, assurant ainsi sur l'entrée inverseuse (-) et la sortie (S1) du détecteur de crête (DC1) une tension essentiellement positive, lissée par un dispositif à résistance (8) et condensateur (7), et que cette sortie (S1) sert à la fois pour la commande du comparateur (19) et pour la commande du circuit (9, 10, 11, 12) élaborant la tension de commande de l'amplificateur à gain commandé (1). 5. Amplificateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le deuxième détecteur de crête (DC2) correspondant au signal audio (SS) est agencé en sens inverse du précédent de manière à élaborer sur sa sortie (52) une tension toujours négative, les deux tensions de sortie (S1, 52) ainsi produites étant raccordées aux extrémités d'un montage potentiométrique (20, 21) dont le point milieu attaque le comparateur (19).