Brevet FR2771541A1 — publié le 19990528

Procédé et dispositif d'insonorisation active. La présente invention est relative aux procédés et dispositifs d'insonorisation active. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé pour insonoriser un espace recevant des bruits, en émettant des contrebruits dans ledit espace. Le document EP-A-0 601 934 décrit un exemple d'un tel procédé, dans lequel - on capte les bruits à atténuer à l'extérieur de l'espace à insonoriser, au moyen de microphones, - on calcule les contrebruits pendant la propagation des bruits vers l'espace à insonoriser, - puis on émet lesdits contrebruits de façon qu'ils parviennent dans ledit espace à insonoriser en même temps que les bruits à atténuer. Le procédé décrit dans ce document donne satisfaction, notamment pour atténuer des bruits aléatoires tels que ceux provenant de la rue, mais il présente néanmoins l'inconvénient que les contrebruits doivent être calculés et émis extrêmement rapidement avant que les bruits à atténuer n'atteignent l'espace à insonoriser, ce qui limite le volume des calculs effectués pour déterminer les contrebruits, et donc la qualité de l'insonorisation. La présente invention a notamment pour but de pallier cet inconvénient, lorsque les bruits à atténuer sont émis par un appareil électrique générateur de sons tel qu'un récepteur de radio, de télévision, une chaîne hi-fi, ou similaires. A cet effet, selon l'invention, un procédé du genre en question est essentiellement caractérisé en ce qu'on acquiert un signal électrique dit de référence, uti lisé par un appareil électrique générateur de sons qui transforme ce signal électrique de référence en ondes so- nores à l'origine d'au moins une partie des bruits à atténuer, cette acquisition étant réalisée directement par voie électromagnétique (par exemple, acquisition directe du signal électrique par voie filaire, acquisition en captant une onde, radio ou lumineuse, modulée en fonction du signal de référence, ou autres) au plus tard au moment où l'appareil électrique générateur de sons transforme ledit signal électrique de référence en ondes sonores, et en ce qu'on détermine les contrebruits en fonction de ce signal électrique de référence. Grâce à ces dispositions, le signal qui sert à déterminer les contrebruits est acquis au plus tard lors de l'émission des bruits, alors que dans les procédés de l'art antérieur, ce signal était acquis par des transducteurs, par exemple des microphones, qu'après que les ondes sonores à l'origine des bruits aient déjà parcouru une certaine distance : l'invention évite ce retard dans l'acquisition du signal de référence utilisé pour déterminer les contrebruits, ce qui permet de disposer de plus de temps pour déterminer lesdits contrebruits, et donc d'utiliser un processus d'élaboration desdits contrebruits qui soit plus fin et plus efficace que dans l'art ultérieur. Dans des modes de réalisation préférés du procédé selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - les contrebruits sont émis au moyen d'un nombre n non nul de haut-parleurs, et on détermine les contrebruits également en fonction de données relatives à la propagation des sons, d'une part, entre l'appareil électrique générateur de sons et l'espace à insonoriser, et d'autre part, entre les haut-parleurs et l'espace à insonoriser - les contrebruits sont élaborés par filtrage adaptatif, chaque haut-parleur i émet un signal où hij(-t) représente la retournée temporelle de la réponse impulsionnelle hij(t), préalablement déterminée et mémorisée, entre le haut-parleur i et un point j prédéterminé dit "de calibration" appartenant à l'espace à insonoriser, l'espace à insonoriser comprenant un nombre p non nul de points de calibration, la réponse impulsionnelle hij(t) correspondant au signal acoustique reçu au point j lorsque le haut-parleur i émet une courte impulsion acoustIque, . gj(t) est la réponse impulsionnelle, préalablement déterminée et mémorisée, entre l'appareil électrique générateur de sons et le point de calibration j, cette réponse impulsionnelle g (t) correspondant au signal acoustique reçu au point de calibration j lorsque l'appareil électrique générateur de sons émet une courte impulsion acoustique, . S(t) est une estimation du signal acoustique émis par l'appareil électrique générateur de sons, cette estimation étant déterminée en fonction du signal électrique de référence, . et # désigne le produit de convolution - S(t) s'exprime sous la forme A.s(t), où A est un coefficient constant au moins par périodes et s(t) est un signal déterminé directement à partir du signal élec trique de référence, et on mesure le bruit dans l'espace à insonoriser pour déterminer le coefficient A ; - le coefficient A est déterminé par un processus de minimisation du bruit dans l'espace à insonoriser. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus, ce dispositif comportant - un système d'acquisition par voie électromagnétique pour acquérir le signal électrique de référence, - une unité centrale électronique qui est reliée par voie électromagnétique (liaison radio, liaison filaire électrique, liaison par fibre optique, ou similaires) au système d'acquisition et qui est adaptée pour déterminer les contrebruits, - et un nombre n non nul de haut-parleurs qui sont reliés à l'unité centrale électronique pour émettre les contrebruits vers l'espace à insonoriser. Dans des modes de réalisation préférés du dispositif selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - le dispositif comprend l'appareil électrique générateur de sons, et le dispositif d'acquisition est intégré à cet appareil électrique - l'appareil électrique générateur de sons est adapté pour générer les ondes sonores correspondant au signal électrique de référence avec un certain retard par rapport à l'acquisition dudit signal électrique de référence par le dispositif d'acquisition ledit retard est compris entre 0,01 et 2 secondes - l'appareil électrique générateur de sons génère également des images, avec le même retard que pour la génération desdites ondes sonores - le dispositif d'acquisition est connecté à l'appareil électrique générateur de sons - l'appareil électrique générateur de sons est un récepteur adapté pour recevoir ledit signal électrique de référence sur un canal de réception parmi un certain nombre de canaux de réception prédéterminés, le dispositif d'acquisition étant lui-même un récepteur qui est indépendant dudit appareil électrique générateur de sons et qui est adapté pour recevoir un signal électrique sur un canal de réception parmi lesdits canaux de réception prédéterminés, le dispositif comportant en outre des moyens pour sélectionner le canal de réception sur lequel est reçu le signal électrique de référence - le dispositif comporte en outre au moins un microphone qui est adapté pour recevoir les bruits engendrés par l'appareil électrique générateur de sons, ce microphone étant relié à l'unité centrale pour lui transmettre un signal électrique représentatif des bruits reçus par ledit microphone, et ladite unité centrale étant adaptée pour commander le dispositif de réception en lui faisant balayer les différents canaux de réception et en comparant les signaux électriques ainsi reçus avec le signal électrique provenant du microphone, sélectionner un canal de réception, sur lequel est reçu le signal électrique le plus proche du signal électrique provenant du microphone, et utiliser ensuite le signal électrique reçu sur ce canal de réception en tant que signal électrique de référence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins - la figure 1 est une vue schématique illustrant un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de l'appareil électrique générateur de sons dont on cherche à atténuer le bruit, dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, - et la figure 3 est une vue schématique similaire à la figure 1, illustrant un troisième mode de réalisation de l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, on cherche à insonoriser un espace 1, formant une certaine zone d'un local 2 appartenant à un bâtiment 3, en atténuant les bruits engendrés par un appareil électrique générateur de sons 4. Dans l'exemple considéré ici, l'appareil électrique générateur de sons est un récepteur de télévision, mais il pourrait s'agir de tout autre appareil électrique qui transforme un signal électrique analogique ou numérique, dit signal électrique de référence, en ondes sonores à l'origine d'au moins une partie des bruits que l'on cherche à atténuer dans l'espace 1. Ainsi, l'appareil électrique générateur de sons pourrait être également constitué par un récepteur de radio, un lecteur de disque optique, un lecteur de disque à microsillons, un lecteur de bande magnétique (présentée ou non sous forme de cassette), un haut parleur recevant par voie filaire ou autre le signal à diffuser, etc, ou une combinaison de ces éléments. L'appareil électrique générateur de sons dont on cherche à atténuer les bruits est en général situé dans un autre local 5 du même bâtiment 3 que l'espace 1, mais cet appareil pourrait également être situé à l'extérieur du bâtiment 3, par exemple lorsqu'on cherche à atténuer les bruits provenant d'une sonorisation de rue ou d'une sonorisation de concert en plein air. De la même façon, espace 1 à insonoriser pourrait le cas échéant être situé à l'extérieur d'un bâtiment. L'insonorisation de l'espace 1 est réalisée en générant dans cet espace des contrebruits, en opposition de phase avec les bruits provenant de l'appareil électrique 4 générateur de sons. Ces contrebruits sont générés par un nombre r., au moins égal à 1 et généralement au moins égal à 2, de hautparleurs 6 commandés par une unité centrale électronique 7, qui est généralement constituée par un calculateur relié par voie filaire ou hertzienne aux haut-parleurs 6 par 1' intermédiaire de convertisseurs analogiques-numériuues intégrés par exemple dans ledit calculateur. Par ailleurs, le calculateur 7 est également relié par voie électromagnétique à l'appareil électrique générateur de son 4, de façon à recevoir de cet appareil le signal électrique de référence susmentionné. Cette liaison électromagnétique peut être réalisée par voie filaire (liaison point à point ou bus domotique, par câble plein, par câble coaxial ou par fibre optique) ou par voie hertzienne, comme dans l'exemple représenté sur la figure 1. Dans ce dernier cas, le calculateur 7 est relié à un récepteur radio 8 tandis qu'un émetteur radio 9 est connecté au téléviseur 4, par exemple par l'intermédiaire de la sortie audio ou de la prise "Péritel" de ce téléviseur ou de tout autre interface, pour transmettre le signal électrique de référence vers le récepteur 8 et le calculateur 7. Compte tenu du fait que l'acquisition et la transmission du signal électrique de référence par voie électromagnétique est quasi instantanée en comparaison de la propagation du son, le calculateur 7 connaît ainsi le signal de référence s(t) correspondant au signal sonore émis par l'appareil électrique générateur de sons 4, bien avant que ce signal sonore n'atteigne le local 2. Le calculateur 7 dispose ainsi du maximum de temps pour évaluer de façon optimale les contrebruits à faire remettre par les différents haut-parleurs 6. Cette détermination des contrebruits peut être réalisée par tout moyen connu, par exemple par filtrage adaptatif par exemple comme enseigné dans le document EP A-O 505 949 (voir la figure 16 de ce document, où le signal s(t) serait appliqué au circuit à la place du signal provenant du microphone 25 de ladite figure 16), ou selon un procédé voisin du procédé enseigné dans le document EP A-O 601 934. Dans ce cas, au cours d'une étape initiale de calibration, on mesure au niveau d'un nombre p (généralement supérieur à 2) de points dits "de calibration" 10 de l'espace 1 - d'une part, la réponse impulsionnelle hij(t), entre chaque haut-parleur 6 d'indice i et chaque point de calibration 10 d'indice j, la réponse impulsionnelle h1j (t) correspondant au signal acoustique reçu au point j lorsque le haut-parleur i émet une courte impulsion acoustique, - et la réponse impulsionnelle gr (t) entre l'appareil électrique générateur de sons 4 et chaque point de calibration j, cette réponse impulsionnelle correspondant au signal acoustique reçu au point j lorsque l'appareil électrique générateur de sons émet une courte impulsion acoustique, ou lorsqu'un appareil spécial émet ladite courte impulsion acoustique depuis l'emplacement de l'appareil électrique 4. Les réponses impulsionnelles h1j (t) et gj (t) peuvent être mesurées par exemple en disposant un microphone 11 successivement aux différents points de calibration 1.0 (ou en disposant plusieurs microphones simultanément aux différents points 10) et en faisant émettre les impulsions acoustiques susmentionnées par les haut-parleurs 6, et depuis l'emplacement de l'appareil électrique générateur de son 4, ce microphone 11 étant relié au calculateur 7 par voie filaire ou hertzienne, par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-digital intégré audit calculateur de façon que les réponses impulsior,nelles puissent être acquises et mémorisées par le calculateur 7. Pour insonoriser l'espace 1, le calculateur 7 fait ensuite émettre par chaque haut-parleur i un signal où - h13 (-t) représente la retournée temporelle de la réponse impulsionnelle hij(t), - S(t) est une estimation du signal acoustique émis par l'appareil électrique générateur de sons, cette estimation étant déterminée en fonction du signal électrique de référence s(t), - et X désigne le produit de convolution. On rappelle ici que le produit de convolution d'une fonction f(t) par une fonction g(t) vaut De préférence, pour estimer le signal acoustique émis par l'appareil électrique générateur de son 4, le calculateur exprime cette estimation sous la forme S(t)=A.s(t), où A est un coefficient constant au moins par périodes, qui reflète le réglage du volume sonore effectué par l'utilisateur de l'appareil électrique 4. Afin d'évaluer le coefficient A, on peut par exemple laisser le microphone 11 (ou plusIeurs microphones) en permanence dans l'espace 1 à insonoriser, et le calculateur 7 fait varier progressivement le coefficient A de fa çon à minimiser le bruit perçu par ledit microphone. Ce processus de minimisation peut être mis en su- vre en permanence ou à intervalles de temps rapprochés par le calculateur 7, ou encore lorsque le microphone 11 mesure un niveau de bruit supérieur à un seuil déterminé, pour le cas où l'utilisation de l'appareil 4 aurait modifié le volume sonore de cet appareil. Le cas échéant, le coefficient A (ou l'estimation S(t)) pourrait être transmis par l'émetteur 9 à partir de données acquises directement dans l'appareil 4. Par tailleurs, dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 2, l'émetteur radio 9', ou tout autre dispositif d'acquisition du signal électrique de référence s(t), pourrait être intégré à l'appareil électrique générateur de sons 4 qui ferait alors partie intégrante du dispositif d'insonorisation active selon l'invention. Dans ce cas, avantageusement, l'appareil électrique générateur de sons 4 peut être adapté pour générer les ondes sonores correspondant au signal électrique de référence avec un certain retard par rapport à l'acquisition dudit signal par l'émetteur 9, ce retard pouvant être compris par exemple entre 0,01 et 2 secondes : on peut ainsi donner du temps supplémentaire au calculateur 7 pour déterminer de façon optimale les contrebruits à faire émettre par les différents haut-parleurs 6. Lorsque l'appareil 4 génère également des images, comme dans le cas d'un récepteur de télévision, il génère ces images avec le même retard que pour les ondes sonores. Enfin, selon un troisième mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 3, lorsque l'appareil électrique générateur de sons 4 est un récepteur de radio ou de télévision, ou plus généralement tout appareil adapté pour recevoir le signal électrique de référence s(t) sur un canal de réception parmi un certain nombre de canaux de réception prédéterminés, on peut éventuellement éviter de connecter ou d'intégrer à cet appareil 4 un dispositif spécial d'acquisition du signal électrique de référence. A cet effet, on utilise un dispositif d'acquisition 12 constitué par un récepteur qui est indépendant du récepteur 4 et qui est relié au calculateur 7. Ce récepteur 12 est similaire au récepteur 4, et il est adapté pour recevoir des signaux électriques sur les mêmes canaux de réception que le récepteur 4. Le récepteur 12 peut par exemple être piloté par le calculateur 7, de façon à balayer les différents canaux de réception, le calculateur 7 comparant alors les signaux électriques ainsi reçus avec les signaux électriques provenant du microphone 11. En comparant ces différents signaux électriques, le calculateur 7 peut sélectionner un canal de réception, sur lequel est reçu le signal électrique le plus proche du signal provenant du microphone, le signal électrique s(t) reçu sur ce canal de réception étant ensuite utilisé par le calculateur 7 en tant que signal électrique de référence. Ce processus peut être mis en oeuvre à intervalles de temps réguliers par le calculateur 7, ou lorsque le niveau de bruit mesuré par le microphone 11 dépasse un certain seuil, pour le cas où l'utilisateur du récepteur 4 aurait changé de canal de réception. Enfin, on notera que les contrebruits émis selon l'invention pourraient être superposés à des contrebruits calculés selon l'art antérieur à partir de mesures effectuées par des microphones situés à l'intérieur de l'espace 1, pour atténuer les bruits autres que ceux générés par l'appareil électrique générateur de sons 4. REVEND I CAT IONS 1. Procédé pour insonoriser un espace (1) recevant des bruits, en émettant des contrebruits dans ledit espace, caractérisé en ce qu'on acquiert un signal électrique dit de référence, utilisé par un appareil électrique générateur de sons (4) qui transforme ce signal électrique de référence en ondes sonores à l'origine d'au moins une partie des bruits à atténuer, cette acquisition étant réalisée directement par voie électromagnétique au plus tard au moment où l'appareil électrique générateur de sons (4) transforme ledit signal électrique de référence en ondes sonores, et en ce qu'on détermine les contrebruits en fonction de ce signal électrique de référence. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les contrebruits sont émis au moyen d'un nombre n non nul de haut-parleurs (6), et on détermine les contrebruits également en fonction de données relatives à la propagation des sons, d'une part, entre l'appareil électrique générateur de sons (4) et l'espace à insonoriser, et d'autre part, entre les haut-parleurs (6) et l'espace à insonoriser(l). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les contrebruits sont élaborés par filtrage adaptatif. 4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel chaque haut-parleur i émet un signal - ;) représente la retournée temporelle de la réponse impulsionnelle hl;(t), préalablement déterminée et mémorisée, entre le haut-parleur i et un point j prédéterminé dit "de calibration" appartenant à l'espace à insonoriser, l'espace à insonoriser comprenant un nombre p non nul de points de calibration (10), la réponse impulsionnelle hi (t) correspondant au signal acoustique reçu au point j lorsque le haut-parleur i émet une courte impulsion acoustique, - gj(t) est la réponse impulsionnelle, préalablement déterminée et mémorisée, entre l'appareil électrique générateur de sons (4) et le point de calibration j, cette réponse impulsionnelle g3(t) correspondant au signal acoustique reçu au point de calibration j lorsque l'appareil électrique générateur de sons émet une courte impulsion acoustique, - (t) est une estimation du signal acoustique émis par l'appareil électrique générateur de sons (4), cette estimation étant déterminée en fonction du signal électrique de référence - et X désigne le produit de convolution. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel S(t) s'exprime sous la forme A.s(t), où A est un coefficient constant au moins par périodes et s(t) est un signal déterminé directement à partir du signal électrique de référence, et on mesure le bruit dans l'espace à insonoriser (1) pour déterminer le coefficient A. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le coefficient A est déterminé par un processus de minimisation du bruit dans l'espace à insonoriser (1). 7. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ce dispositif comportant - un système d'acquisition (9, 9', 12) par voie électromagnétique pour acquérir le signal électrique de référence, - une unité centrale électronique (7) qui est reliée par voie électromagnétique au système d'acquisition (9, 9', 12) et qui est adaptée pour déterminer les contrebruits, - et un nombre n non nul de haut-parleurs (6) qui sont reliés à l'unité centrale électronique (7) pour émettre les contrebruits vers l'espace à insonoriser (1). 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le dispositif comprend l'appareil électrique générateur de sons (4), et le dispositif d'acquisition (9') est intégré à cet appareil électrique. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'appareil électrique générateur de sons (4) est adapté pour générer les ondes sonores correspondant au signal électrique de référence avec un certain retard par rapport à l'acquIsition dudit signal électrique de référence par le dispositif d'acquisition (9'). 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel ledit retard est compris entre 0,01 et 2 secondes. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, dans lequel l'appareil électrique générateur de sons (4) génère également des images, avec le même retard que pour la génération desdites ondes sonores. 12. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le dispositif d'acquisition (9) est connecté à l'appareil électrique générateur de sons. 13. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l'appareil électrique générateur de sons (4) est un récepteur adapté pour recevoir ledit signal électrique de référence sur un canal de réception parmi un certain nombre de canaux de réception prédéterminés, le dispositif d'acquisition (12) étant lui-même un récepteur qui est indépendant dudit appareil électrique générateur de sons (4) et qui est adapté pour recevoir un signal électrique sur un canal de réception parmi lesdits canaux de réception prédéterminés, le dispositif comportant en outre des moyens (7) pour sélectionner le canal de réception sur lequel est reçu le signal électrique de référence. 14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel le dispositif comporte en outre au moins un microphone (11) qui est adapté pour recevoir les bruits engendrés par l'appareil électrique générateur de sons, ce microphone étant relié à l'unité centrale (7) pour lui transmettre un signal électrique représentatif des bruits reçus par ledit microphone, et ladite unité centrale étant adaptée pour - commander le dispositif de réception (12) en lui faisant balayer les différents canaux de réception et en comparant les signaux électriques ainsi reçus avec le signal électrique provenant du microphone, - sélectionner un canal de réception, sur lequel est reçu le signal électrique le plus proche du signal électrique provenant du microphone (Il), - et utiliser ensuite le signal électrique reçu sur ce canal de réception en tant que signal électrique de référence.