Brevet FR2808594A1 — publié le 20011109

Dispositif et procédé rapide de mesure de la période d'un signal complexe. Le dispositif et le procédé, décrits ci-dessous, permettent de mesurer la périodicité d'un signal complexe. Ce procédé peut être mis en oeuvre au moyen d'un dispositif électronique et/ou informatique. L'invention concerne selon son acception la plus générale un procédé pour la détermination de la périodicité d'un signal consistant à relever dans le signal des points d'intérêt ainsi que le temps qui les sépare et à mesurer l'écart temporel de certains points d'intérêts Avantageusement, les points d'intérêt sont définis par la relation x(n-1) x(n+l) et x(n- 1)>x(n) Selon une variante, les points d'intérêts correspondent à des maxima et des minima locaux, et en ce que l'on pondère les points d'intérêts par un paramètre correspondant à la plus faible distance entre le point d'intérêt considéré et les points d'intérêt précédents et suivants. L'invention concerne également un circuit pour la détermination de la périodicité d'un signal comprenant un moyen pour l'identification de points d'intérêt et des moyens pour la mesure de l'écart temporel des certains points d'intérêts. L'efficacité et les propriétés du procédé sont équivalentes à celles des méthodes classiques fondées sur la mesure de l'auto-corrélation d'un signal. Contrairement à ces méthodes, le procédé présente des économies en termes de coût de calcul qui se traduisent en pratique par une électronique simplifiée ou une réalisation informatique plus efficace. Le procédé et le dispositif se décomposent en deux parties distinctes La première relève dans le signal des points d'intérêts ainsi que le temps qui les sépare ; La seconde détermine de façon efficace la périodicité du signal à partir de la liste des derniers points d'intérêt. La liste des points ne présente un moindre débit d'information à traiter que celui du signal. Cela conduit à une électronique simplifiée ou une réalisation informatique plus efficace. Procédés antérieurs La mesure de la périodicité d'un signal complexe est un problème courant qui peut être résolu de façons variées. I1 existe deux classes de méthodes : les méthodes fondées sur les transformées (transformée de Fourier, transformée en ondulettes, ...), et , les méthodes fondées sur l'analyse du signal lui-même. Notre procédé appartient à cette seconde classe. Nous décrirons donc brièvement les procédés de cette classe les plus usités antérieurs au nôtre. La méthode des croisements par zéro consiste à mesurer le temps qui sépare deux passages montants par la valeur zéro du signal. Cette méthode est simple et efficace pour les signaux simples ne présentant pas d'ondulations (Fig.1a). Cette méthode est inefficace pour les signaux complexes présentant des ondulations (Fig.1b). La méthode du pic d'autocorrélation et les méthodes apparentées consistent à comparer le signal avec lui-même décalé dans le temps. Chaque période candidate est évaluée au moyen d'une fonction ( autocorrélation, somme de valeurs absolues de différences...). La période est sélectionnée parmi les périodes candidates après évaluation. Ces méthodes sont particulièrement efficaces pour les signaux même complexes. Par contre, elles présentent un coût de calcul élevé qui limite leur utilisation ( on est souvent obligé de réduire le débit des données traitées par sous échantillonnage). La méthode de Rabiner est particulièrement adaptée à la détection de période du signal de parole. Cette méthode consiste à relever les extremas et les croisements par zéro du signal et à en extraire la périodicité par un ensemble de règles fixes et adaptées au signal de parole. Cette méthode est rapide et efficace, mais reste dédiée à un type de signaux. Le procédé décrit ici, présente une forte parenté avec la méthode de Rabiner tout en conservant la généralité des méthodes du type pic d'autocorrélation. Brève description des schémas - Fig.-1a. Méthode des croisements par zéro Signal simple. - Fig.-lb. Méthode des croisements par zéro Signal présentant des ondulations. - Fig.-2. Point d'intérêt. - Fig.-3a. Point d'intérêt. - Fig.-3b. Liste de relevés de points d'intérêt. - Fig.-4. Paramètre force des points d'intérêt. - Fig.-5. Sélection du point de référence. - Fig.-6. Présélection d'un point candidat. - Fig.-7a. Liste de référence. - Fig.-7b. Liste candidate. - Fig.-8. Liste mixte. - Fig.-9. Distance de liste mixte. - Fig.-10. Interpolation. Description détaillée du procédé et du dispositif. Le procédé comporte deux phases La première consiste à relever dans le signal des points d'intérêt ainsi que le temps qui les sépare ; La seconde consiste à déterminer de façon efficace la périodicité du signal à partir de la liste des derniers points d'intérêt. Dans une réalisation, nous considérons comme points d'intérêt les maxima et minima locaux de la suite d'échantillons du signal. L'enregistrement des informations relatives à chaque point d'intérêt est décrit par la suite comme relevé. Les points d'intérêt sont définis par la relation x(n-1) x(n+1) et x(n-1)>x(n) Dans un ..souci d'interpolation, à posteriori (Fig. 10), les échantillons voisins immédiats sont relevés. De même, le nombre d'échantillons écoulés depuis le précédent relevé est relevé. Ce nombre est une mesure du temps écoulé entre deux points d'intérêt. La détection et la mémorisation des points d'intérêt peuvent être réalisées au moyen d'un dispositif électronique ou d'une procédure informatique comportant un système de comparaison, d'une mémoire ainsi que d'un compteur échantillons. En bref, chaque relevé comprend au moins Le type du point d'intérêt relevé (maximum, minimum, croisement par zéro montant...) ; Le nombre d'échantillons écoulés depuis le précédent relevé (mesure du temps) ; La valeur du point d'intérêt relevé ; Les points voisins immédiats de ce point ; La figure 3 représente un signal et la liste de relevés correspondante. La détermination de la période du signal est réalisée à partir des N derniers relevés. Le procédé consiste à rechercher une traduction de la périodicité du signal dans la liste des N derniers relevés. Le procédé va donc consister à détecter une périodicité dans la liste des relevés. Cette détection pourrait être réalisée simplement par comparaison directe des relevés les plus récents avec des relevés plus anciens. Ce procédé simpliste présenterait quelques problèmes lorsque le signal est pseudo-périodique. En effet, dans le cas d'un signal pseudo-périodique certains points d'intérêt peuvent apparaître ou disparaître dans le temps. Pour tenir compte de ces apparitions et disparitions, nous ajoutons à chaque relevé un paramètre de force qui correspond à sa faculté de disparaître ou d'apparaître. Dans le cas de maxima et de minima locaux, ce paramètre peut correspondre à la plus faible distance entre le point d'intérêt considéré et les points d'intérêt précédents et suivants (Fig 4). Considérant les M derniers relevés, on commence par sélectionner le relevé le plus fort (Fig. 5). Ce relevé, qui n'est pas susceptible d'apparaître ou de disparaître, nous servira de référence. Partant de ce relevé de référence, on recherche les relevés antérieurs ayant des caractéristiques similaires : Type, valeur avec tolérance (de l'ordre de 20%). Ce relevé est considéré comme relevé candidat (Fig. 6). La distance entre le relevé candidat et le relevé de référence est évaluée par comparaison de la série de relevés antérieurs au candidat et de la série de relevés antérieurs au relevé de référence. Nous dénommerons ces séries séries de référence (Fig. 7). Dans chaque série, les dates de relevés sont estimées par accumulation des temps séparant les relevés (Fig. 7). Les deux séries sont fusionnées en une série mixte unique composée des relevés ordonnés chronologiquement, chaque relevé se voyant attribué un code de source selon leur provenance (Fig. 8). R pour référence et C pour candidat. La distance de cetté série mixte est évaluée par un procédé systématique décrit ci-dessous (Fig. 9). On considère les relevés de la série mixte par paire. Pour chaque paire, une distance est calculée et accumulée à la série mixte. Si les deux relevés de la paire proviennent de sources différentes, la distance est leur différence de valeurs. I1 s'agit d'une association. Si les deux relevés de la paire proviennent de sources identiques, la distance est la somme de leurs forces. I1 s'agit d'une apparition ou d'une disparition. Cette distance peut être calculée par un dispositif électronique ou une procédure informatique comportant un élément comparateur et une unité d'accumulation. La série candidate présentant la distance la plus faible avec la série de référence est désignée comme période du signal. La période est estimée en observant le nombre d'échantillons écoulés entre le relevé candidat et le relevé de référence. Afin d'obtenir une résolution en temps supérieure à l'échantillon, il est possible d'évaluer la période par interpolation des points d'intérêt de référence de candidat (Fig. 10). Ce procédé peut être adapté à tout système informatique ou électronique disposant des capacités de calcul nécessaires. Chaque étape du procédé sera intégrée sous la forme de procédures informatiques ou de dispositifs électroniques. Le système comportera - Une procédure ou un dispositif d'acquisition du signal ; - Une procédure ou un dispositif de détection et de mémorisation des points d'intérêts ; - Une procédure ou un dispositif de calcul de la périodicité du signal selon le contenu de la mémoire de la première unité. Revendications 1 - Procédé pour la détermination de la périodicité d'un signal consistant à relever dans le signal des points d'intérêt ainsi que le temps qui les sépare et à mesurer l'écart temporel de certains points d'intérêts. 2 - Procédé pour la détermination de la périodicité d'un signal selon la revendication 1 caractérisé en ce que les points d'intérêt sont définis par la relation x(n-1) x(n+1) et x(n-1)>x(n) à, la plus faible distance entre le point d'intérêt considéré et les points d'intérêt précédents et suivants. 4 - Circuit pour la détermination de la périodicité d'un signal comprenant un moyen pour l'identification de points d'intérêt et des moyens pour la mesure de l'écart temporel des certains points d'intérêts.