Brevet FR2897738A1 — publié le 20070824

Procédé d'interphonie discrète et dispositif associé L'invention concerne un procédé d'interphonie discrète. L'invention a notamment pour but de limiter le bruit dû à des conversations entre passagers d'un avion. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des réseaux de communication permettant la transmission de la voix suivant le protocole de type IP, mais aussi dans celui des réseaux de téléphonie mobile. Il est reconnu que le bruit dans la cabine d'un avion est une des principales causes d'inconfort. Non seulement le niveau sonore ambiant (75 dB environ) entraîne une fatigue nerveuse, mais il rend toute conversation prolongée difficile. Or, que ce soit en classe affaire ou économique, les passagers sont désormais munis de casques audiophoniques leur permettant d'écouter de la musique ou de suivre les dialogues des films qu'ils ont choisis de regarder. De plus, grâce à l'introduction de l'informatique, toutes les places sont interconnectées entre elles par l'intermédiaire d'un réseau. Ainsi, pour autant qu'un microphone individuel soit associé à chaque casque d'écouteurs, il est possible de faire converser les passagers entre eux au moyen de cette interconnexion. C'est ce qu'il est convenu d'appeler de l'interphonie. En contrepartie, il y a un risque important que chaque passager ait tendance à élever la voix, croyant ainsi se faire mieux entendre, ou que certaines personnes, à la voix naturellement forte, se laissent entraîner dans des discussions passionnées. Ces comportements auraient pour effet d'importuner ceux qui souhaitent travailler dans le calme ou se reposer. Il est donc nécessaire de faire en sorte que les passagers, peu respectueux de leur entourage, ne puissent pas parler fort. L'invention a notamment pour but de résoudre ces problèmes d'élévation de voix intempestives de certains passagers. A cette fin, dans l'invention, lorsque le niveau de la voix du passager dépasse un seuil, on injecte un bruit, tel qu'un larsen, à l'intérieur du casque de ce passager afin de le gêner pendant qu'il parle. De préférence, dans l'invention, le bruit injecté est la propre voix du passager qui parle fort. L'effet obtenu est d'autant plus désagréable que la voix est injectée avec un léger 2 retard de manière à créer un effet d'écho. Rapidement, le passager s'aperçoit qu'il supprime cet effet d'écho en baissant la voix, l'écho dépendant notamment, chacun le sait, de la puissance de la voix. L'action devient alors instinctive. Le seuil à partir duquel l'écho apparaît correspond au niveau d'une voix susceptible d'importuner les voisins du passager, et est établi de manière empirique. Par ailleurs, en plus du casque et du microphone, le passager dispose d'un écran sur lequel il peut regarder la télévision ou des films enregistrés. Par ce moyen, il est possible d'afficher, en surimpression, un message clignotant indiquant au passager que, s'il entend sa voix, ce n'est pas parce que le système fonctionne mal mais parce qu'il parle trop fort. En outre, chaque écran, avec sa carte mère, constitue un véritable ordinateur. Il est donc facile de réaliser le traitement de la voix du passager à l'aide de cet écran. A cet effet, le signal du microphone, raccordé à cet écran, est numérisé, comparé à un seuil, puis renvoyé, dès que nécessaire, dans le casque après avoir subi un retard et une conversion digitale-analogique. Simultanément, le dépassement du seuil déclenche un programme permettant d'afficher un message d'alerte sur l'écran. Puisqu'il devient possible de faire converser les passagers sans qu'ils élèvent la voix, rien ne s'oppose à ce qu'ils puissent aussi téléphoner. En effet, chaque place étant raccordée au réseau Internet, le téléphone peut emprunter ce moyen. Pour peu que le casque d'écouteurs soit de bonne qualité, et pas une simple oreillette, il est, de plus, possible de mettre en oeuvre un procédé dit de contrôle actif de bruit . Ce procédé, connu depuis de nombreuses années, consiste à réinjecter, en opposition de phase, le bruit mesuré dans la cabine au moyen d'un deuxième microphone dit d'ambiance . C'est, en quelque sorte, un anti-bruit qui est diffusé dans les écouteurs afin d'annihiler le bruit ambiant et de faire le silence. Là aussi, l'ordinateur de l'écran est utilisé pour traiter le signal du microphone d'ambiance et le mixer avec tous les autres signaux (voix, musique, téléphone,....) avant de l'injecter dans le casque. Ainsi, le procédé proposé permet en toute discrétion, et sans importuner le voisinage, de converser avec son voisin immédiat, de tenir une conférence entre plusieurs passagers disséminés dans la cabine, de 3 téléphoner en main libre, de pratiquer en réseau des jeux vidéo nécessitant de se parler, de se distraire en écoutant de la musique ou en regardant des films, ou encore de réduire la fatigue du voyage en s'isolant du bruit ambiant. L'invention concerne donc un procédé d'interphonie discrète mettant en oeuvre un casque comportant des écouteurs et un microphone, ce casque étant mis à disposition d'un passager d'un avion et relié à un ordinateur, cet ordinateur étant relié à un réseau de communication, le passager pouvant communiquer par la voix avec d'autres passagers à l'aide du casque par l'intermédiaire du réseau de communication, caractérisé en ce que ce procédé comporte l'étape suivante : - injecter du bruit dans les écouteurs du passager lorsque le niveau de la voix de ce passager dépasse un seuil de tolérance, ce bruit ayant un niveau sonore suffisant pour gêner la compréhension de ce passager. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Ces figures montrent : - figure 1 : une représentation schématique d'un réseau de communication à l'intérieur d'un avion ; - figure 2a : une représentation schématique d'une réalisation de l'invention ; - figure 2b : un graphique de l'intensité de l'écho injecté dans le casque en fonction du volume de la voix du passager associé à la réalisation de la figure 2a ; - figures 3-5 : des représentations schématiques de variantes de réalisation de l'invention et des caractéristiques de la fonction d'écho associée ; Les éléments identiques conservent la même référence d'une figure à l'autre. La figure 1 montre un réseau 1 de communication mis en oeuvre dans les avions. Ce réseau 1 comporte des ordinateurs P1-PN reliés entre eux par l'intermédiaire d'un bus 2 Ethernet. Ces ordinateurs P1-PN mis à la disposition des passagers sont positionnés derrière un écran de la place du passager et/ou derrière un clavier permettant la commande de l'écran. 4 Des casques Cl -CN de communication comportant chacun un microphone M1-MN et des écouteurs El-EN sont reliés aux ordinateurs P1-PN. Le microphone M1-MN est de préférence relié aux écouteurs El-EN, de sorte que ce microphone M1-MN se trouve en face de la bouche du passager lorsque le casque C1-CN est porté par le passager. Les passagers peuvent ainsi communiquer entre eux par l'intermédiaire du réseau 1 à l'aide de leur casque Cl -CN, les passagers transmettant leur voix via leur microphone M1-MN et recevant les signaux de voix de leur(s) interlocuteur(s) via leurs écouteurs El-EN. A cet effet, la voix 3 d'un passager utilisant l'ordinateur P1 et souhaitant communiquer avec l'utilisateur de P2 est transformée en signal électrique de son par le micro M1. Ce signal est ensuite transformé en paquets de données, de type IP (Internet Protocol en anglais) par exemple, par l'ordinateur P1. Ces paquets sont transportés jusqu'à l'ordinateur P2 par l'intermédiaire du bus 2 Ethernet. Ces paquets sont ensuite transformés en un signal 4 électrique de son par l'ordinateur P2. Ce signal 4 est alors diffusé dans le casque C2 de l'interlocuteur à l'aide des écouteurs E2 de ce casque C2. La voix 6 de l'utilisateur de P2 est diffusée à l'aide des écouteurs El suivant un chemin inverse. Il est possible de diffuser les signaux de son émis par un passager à plusieurs destinataires. Ainsi, les passagers peuvent jouer en réseau ou tenir une conférence même s'ils ne sont pas assis les uns à côté des autres. Dans le cas où l'ordinateur Pl-PN est équipé d'une caméra, les passagers peuvent même tenir un véritable vidéoconférence entre eux. Par ailleurs, le bus 2 Ethernet est relié à une armoire 5 centrale appelée IFEC (InFlight Entertainment Center). L'IFEC 5 peut comporter un routeur qui est relié au réseau Internet, de sorte que les passagers peuvent accéder à Internet par satellite et téléphoner à des personnes extérieures à l'avion via le protocole IP. En outre, des consignes de sécurités peuvent être diffusées par l'IPEC sur tous les écrans des passagers. L'IPEC 5 peut également transmettre la télévision numérique par satellite et/ou un signal d'une caméra positionnée à l'extérieur de l'avion pour permettre aux passagers de voir les paysages survolés. La figure 2a montre une représentation schématique d'un dispositif 10 35 d'injection d'écho selon l'invention relié au casque Cl qui comporte les écouteurs El et le microphone M1. Dans une réalisation, un dispositif 11 d'annihilation du bruit ambiant est en outre relié au casque Cl. Plus précisément, le microphone M1 transforme la voix 3 de l'utilisateur en un signal 21 électrique de son. Ce signal 21 est appliqué en 5 entrée d'un amplificateur 12 linéaire qui produit un signal 23 amplifié appliqué sur une entrée d'un retardateur 13. Ce retardateur 13 comporte une mémoire tampon (buffer en anglais) qui stocke le signal 23 pendant une durée comprise entre 0.2 et 5s et le reproduit à sa sortie. Autrement dit, le retardateur 13 reproduit à sa sortie le signal qui lui est appliqué en entrée de manière décalée dans le temps. Ce décalage temporel dépend du temps de parole pouvant être stocké dans la mémoire, car cette mémoire se vide dès qu'elle est remplie pour se remplir de nouveau avec le signal de voix de l'utilisateur et créer ainsi un écho 26. Le signal retardé ou écho 26 qui apparaît en sortie du retardateur 13 est appliqué en entrée d'un interrupteur 15. Cet interrupteur 15 prend par exemple la forme d'une porte analogique comportant des transistors fonctionnant dans un régime tout ou rien. Une sortie de l'interrupteur 15 est connectée au casque Cl via un sommateur 17. Lorsque l'interrupteur 15 est fermé, le signal d'entrée 26 est observable à la sortie de cet interrupteur 15. Lorsque cet interrupteur 15 est ouvert, aucun signal n'est observable à la sortie de cet interrupteur 15. La fermeture et l'ouverture de l'interrupteur 15 sont commandées par un signal 25 de commande appliqué sur une entrée de commande de l'interrupteur 15. Pour produire le signal 25 de commande de l'interrupteur 15, on applique le signal 23 sur une entrée d'un dispositif 14 redresseur-intégrateur. Ce dispositif 14 produit un signal 24 redressé et filtré proportionnel à la valeur moyenne de l'amplitude du signal 21 de voix. Ce signal 24 représentant le niveau sonore de la voix est appliqué sur une première entrée d'un comparateur 16 et est comparé avec un signal de seuil Vseuil appliqué sur la deuxième entrée du comparateur 16. Le signal Vseuil correspond au niveau de la voix à partir duquel le passager dérange ses voisins lorsqu'il parle. Le signal 25 de sortie du comparateur 16 est le signal de commande de l'interrupteur 15. Dans ces conditions, lorsque le niveau sonore 24 de la voix est inférieur à Vseuil, le comparateur 16 délivre une tension 25 qui ne permet 6 pas d'ouvrir l'interrupteur 15. Le signal 26 de voix retardé n'est donc pas dirigé vers le casque Cl. Ainsi, aucun écho n'est injecté dans le casque Cl du passager qui parle doucement. En revanche, dès que le niveau sonore 24 de la voix dépasse Vseuil, le comparateur 16 délivre une tension 25 permettant d'ouvrir l'interrupteur 6. Le signal 26 retardé est alors dirigé, via le sommateur 17, vers le casque Cl. Dès cet instant, le passager qui parle fort entend, dans son casque Cl, sa propre voix 21 décalée dans le temps. Comme l'effet d'écho disparaît dès que le niveau sonore 24 redescend en dessous du seuil, le passager s'aperçoit rapidement qu'il lui suffit de baisser la voix pour supprimer cet effet gênant. Simultanément, le signal de sortie 25 du comparateur 16 peut être utilisé pour déclencher l'affichage d'une information visuelle sur un écran de l'ordinateur P1 prévenant le passager que pour supprimer l'écho du casque, il doit parler moins fort. A cet effet, le signal 25 peut déclencher un programme 28 d'affichage. La figure 2b montre le niveau du signal 26 d'écho apparaissant dans le casque Cl en fonction du niveau du signal 21 de voix du passager. Cette figure montre que dès que le niveau du signal de voix dépasse Vseuil, le signal 26 d'écho apparaît dans les écouteurs, et augmente de manière linéaire par rapport au signal d'entrée, en raison de l'amplificateur 12 linéaire de coefficient d'amplification K. Il est à noter que le dispositif 10 d'injection de bruit est sans effet sur le signal 23 de voix transmis vers l'interlocuteur, le signal 23 de voix transmis étant prélevé à la sortie de l'amplificateur 12. En outre, le dispositif 10 est sans effet sur le signal 27 de voix reçu par l'interlocuteur, ce signal 27 de voix étant appliqué sur une des entrées du sommateur 17. En effet, le dispositif 10 a pour but de gêner l'audition du passager lorsqu'il parle trop fort, mais pas de gêner celle de son interlocuteur. Par ailleurs, le dispositif 11 d'annihilation comporte un microphone 33 d'ambiance qui transforme le bruit 38 ambiant en un signal 39 électrique de son. Ce bruit ambiant de type stationnaire est dû essentiellement au bruit des moteurs de l'avion et aux discussions entre passagers. Le signal 39 électrique de son est appliqué en entrée d'un amplificateur 34 qui produit un signal 40 de son amplifié. Ce signal 40 est appliqué en entrée de la cellule 35 7 qui produit un signal 41 qui est en opposition de phase avec le signal amplifié 40. Ce signal 41, qui a pour but d'annuler le bruit ambiant, est alors appliqué sur une entrée du sommateur 17 et est ainsi diffusé par le casque Cl. Dans ces conditions, le signal de son diffusé au passager par les écouteurs El est égal à la somme du signal 27 de son provenant de l'interlocuteur, du signal 41 de son produit par le dispositif 11 d'annihilation et, le cas échéant, de l'écho 26 produit par le dispositif 10. Dans une réalisation particulière, le microphone 33 d'ambiance est connecté directement sur la carte mère de l'ordinateur P1, de sorte qu'aucun câble extérieur à l'ordinateur P1 n'est nécessaire à son branchement. On limite ainsi l'encombrement. Le microphone 33 est de préférence non directif alors que le microphone M1 est très directif pour capter la voix du passager. La figure 3a montre une variante de réalisation de l'invention dans laquelle on enlève l'interrupteur 15. Dans cette réalisation, le signal 23 de voix amplifié du passager, est réinjectée dans les écouteurs El après avoir subi un retard au travers du retardateur 13. L'écho 26, proportionnel au volume de la voix (voir fig. 3b) en raison de l'amplificateur linéaire 12 de gain K, est donc présent en permanence dans le signal de son diffusé par le casque. Toutefois, cet écho 26 n'est perçu par l'oreille du passager que lorsqu'il dépasse le seuil d'audition A du passager. L'écho dépasse ce seuil d'audition A lorsque le niveau de la voix du passager dépasse Vseuil. Le niveau de la voix à partir duquel l'écho dépasse le seuil d'audition A est ajusté en modifiant le gain K de l'amplificateur 12. La figure 4a montre une deuxième variante de réalisation de l'invention dans laquelle on a enlevé l'interrupteur 15 et introduit un amplificateur 49 à gain commandé dans la boucle de retour du signal 23 de voix. L'amplificateur 49 a son entrée reliée à la sortie du retardateur 13, et sa sortie reliée à l'entrée du sommateur 17. Une entrée de commande de cet amplificateur 49 est reliée à la sortie de l'intégrateur- redresseur 14. Le gain de l'amplificateur 49 dépend donc de la valeur moyenne du signal de voix. Plus précisément, en sortie de l'amplificateur 49 on a : Vs=G*(K*Ve) (1) Ve étant la tension observable en sortie du microphone M1, 35 K le gain de l'amplificateur 12, 8 G le gain de l'amplificateur 49, et Vs la tension de sortie de l'amplificateur 49. Comme le signal de sortie du redresseur-intégrateur 14 est proportionnel au signal d'entrée du microphone, on a également : G=K'*Ve (2) En remplaçant G dans l'équation (1), on obtient donc : Vs=K*K'*Ve"2 soit Vs= K"*Ve"2 Le signal d'écho Vs évolue donc suivant une fonction carrée par rapport au niveau du signal de voix du passager (voir figure 4b). Ainsi, faible et inaudible à bas niveau, l'effet d'écho croît très rapidement avec l'amplitude de la parole. Là encore, l'écho (qui est ici Vs) dépasse le seuil d'audition A du passager lorsque le signal 21 de voix de ce passager dépasse Vseuil. La figure 5a montre une troisième variante de réalisation de l'invention dans laquelle un générateur 50 de fonction non-linéaire a son entrée reliée à la sortie du redresseur-intégrateur 14 et sa sortie reliée à l'entrée de commande de l'amplificateur 49. Le gain de l'amplificateur 49 dépend alors du signal de sortie du générateur 50 qui évolue par exemple suivant une loi exponentielle par rapport au signal d'entrée 24. Il est ainsi possible de faire croître l'effet d'écho beaucoup plus vite que n'augmente le niveau de la voix, comme le montre la figure 4b. La loi d'écho exponentielle est très dérangeante pour le passager qui parle fort car son oreille possède une sensibilité logarithmique. Les différentes fonctions du dispositif 10 peuvent être réalisées sur des cartes électroniques connectées au casque Cl ou insérées dans l'ordinateur P1. Toutefois, les fonctions décrites d'amplification, de calcul de moyenne du signal, d'interrupteur sont de préférence programmées à l'aide de l'ordinateur P1. Le signal 21 de voix est alors au préalable numérisé avant d'être traité. Dans le cas d'une réalisation logicielle, l'amplificateur 12 modélise l'entrée de l'ordinateur P1. Bien entendu, le procédé peut être adapté au téléphone mobile, le micro du téléphone mobile correspondant au micro du casque Cl, le haut parleur du téléphone mobile correspondant aux écouteurs E1. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'interphonie discrète mettant en oeuvre un casque (Cl) comportant des écouteurs (E1) et un microphone (Ml), ce casque (Cl) étant mis à disposition d'un passager d'un avion et relié à un ordinateur (P1), cet ordinateur (P1) étant relié à un réseau (1) de communication, le passager pouvant communiquer par la voix avec d'autres passagers à l'aide du casque (Cl) par l'intermédiaire du réseau (1) de communication, caractérisé en ce que ce procédé comporte l'étape suivante : - injecter du bruit (26) dans les écouteurs (El) du passager lorsque le niveau de la voix (3) de ce passager dépasse un seuil (Vseuil) de tolérance, ce bruit (26) ayant un niveau sonore suffisant pour gêner la compréhension de ce passager. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivante : - transformer la voix (3) du passager en un signal (21) de voix à l'aide du microphone (M1), - mesurer le niveau (24) du signal (21) de voix du passager, - comparer ce niveau (24) de signal de voix avec le seuil (Vseuil) de tolérance, et - injecter le bruit dans le casque (Cl) du passager si le niveau (24) du signal (21) de voix est supérieur au seuil (Vseuil) de tolérance. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que : - le bruit (26) injecté dans les écouteurs (El) du casque (Cl) est le signal (23) de voix du passager décalé dans le temps par rapport à l'instant de son émission par le passager, de manière à créer un écho (26) dans le casque (Cl) du passager. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que : - la signal (26) de voix injecté dans les écouteurs (El) du casque (Cl) est décalé avec le signal (23) de voix émis par le passager d'un retard compris entre 0,2s et 5s. - Procédé selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que : - le niveau du signal (26) de voix injecté dans les écouteurs (El) du casque (Cl) évolue de manière linéaire par rapport au niveau du signal (21) de voix émis par le passager. 6 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que :- le niveau du signal (26) de voix injecté dans les écouteurs (E1) du casque (Cl) évolue de manière exponentielle ou suivant une fonction carré par rapport au niveau du signal (21) de voix du passager. 7 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que si le niveau du signal (21) de voix est supérieur au seuil (Vseuil) de tolérance alors, il comporte l'étape suivante : - afficher en surimpression sur un écran de l'ordinateur (P1) un message indiquant au passager que s'il entend sa voix, c'est parce qu'il parle trop fort. 8 - Carte électronique apte à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7. 9 -Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 7 lorsqu'il est mis en oeuvre par un ordinateur.