Brevet FR2924523A1 — publié le 20090605

L'invention concerne une capsule pour loger un microphone unidirectionnel permettant de rediriger la directivité du microphone. L'invention concerne aussi un appareil électronique comprenant une telle capsule pour microphone unidirectionnel. Il existe de nombreux appareils électroniques avec un ou plusieurs microphones intégrés. En guise d'exemple, la demande FR 2 890 513 Al décrit un appareil de type � mains libres � pour téléphonie sous forme d'un autoradio comportant un boîtier avec une façade. La façade inclut deux microphones permettant de capter la voix du conducteur, pour la conversation téléphonique et éventuellement pour des commandes vocales. Les deux microphones utilisés dans cet appareil sont de type omnidirectionnel, c'est-à-dire que ces microphones captent le son de façon uniforme sans privilégier de direction particulière, dans une sphère théoriquement parfaite. De tels microphones omnidirectionnels perçoivent les sons sur 360°, c'est-à-dire qu'ils captent tout l'environnement. Puisque ces microphones captent dans toutes les directions, ils captent non seulement la voix du conducteur mais aussi beaucoup de bruits ambiants. Le signal délivré par ces microphones est donc parasité par un bruit considérable. Il est donc nécessaire de procéder à un filtrage de ce bruit. C'est pourquoi le document FR 2 890 513 Al propose d'équiper le dispositif � mains libres � de deux microphones situés à une certaine distance l'un de l'autre. Cela permet de mettre en oeuvre un mécanisme de filtrage du bruit de type Beamforming ou Double-Phoning basé sur la différence de phase entre les ondes acoustiques captées par les deux microphones : pour le bruit ambiant, cette différence de phase est faible, tandis que pour la voix du locuteur, cette différence de phase est significative, et du fait de cette caractéristique il est possible d'extraire la voix du bruit ambiant par des moyens logiciels. La solution du document FR 2 890 513 Al pour assurer une bonne captation de la voix du conducteur, à savoir l'utilisation de deux microphones omnidirectionnels séparés, tous les deux intégrés dans l'appareil électronique, est donc relativement complexe. En effet, cette solution nécessite deux microphones au lieu d'un et en plus un logiciel de filtrage basé sur la différence de phase entre les ondes captées par les deux microphones. Il serait donc souhaitable de simplifier cette structure, en particulier en supprimant l'un des deux microphones et le logiciel de filtrage. En principe, une telle simplification pourrait consister à remplacer les deux microphones omnidirectionnels par un seul microphone unidirectionnel. A la différence d'un microphone omnidirectionnel, un microphone unidirectionnel a la spécificité qu'il est sensible aux sons selon une direction unique. Ainsi, en général, un microphone unidirectionnel capte uniquement les sons lui provenant de face en restant insensible aux sons provenant des côtés. Le microphone unidirectionnel ne capte donc pas les sons hors de son axe privilégié. Du fait de ces caractéristiques particulières, l'utilisation de telles cellules microphoniques unidirectionnelles est donc d'un intérêt majeur dans les environnements bruités car elles filtrent acoustiquement une grande partie du bruit ambiant. Cela les rend ainsi particulièrement utiles pour une application telle que décrite dans le document FR 2 890 513 Al, à savoir la captation de signaux de parole dans un environnement automobile. A priori, dans le dispositif � mains libres � du document FR 2 890 513 Al, il suffirait donc de remplacer les deux microphones omnidirectionnels par un unique microphone unidirectionnel. Le microphone unidirectionnel, du fait de sa directivité, ne sera pas perturbé par les bruits ambiants et capturera essentiellement la voix du conducteur. Le signal acoustique résultant contiendra très peu de bruits, ce qui permet de se passer du logiciel de débruitage évoqué dans le document FR2890513Al. Or, le simple remplacement des deux microphones omnidirectionnels par un microphone unidirectionnel s'avère difficile. En effet, de par leur principe acoustique, les microphones unidirectionnels nécessitent non seulement une ouverture à l'avant, comme les microphones omnidirectionnels, mais en plus une ouverture à l'arrière. Cela signifie que les deux faces opposées et parallèles d'un microphone unidirectionnel doivent être en contact avec l'air libre pour qu'il puisse fonctionner. Cette contrainte rend l'intégration de tels microphones à l'intérieur d'un produit très ardue. A priori, il n'est donc possible d'intégrer une cellule microphonique unidirectionnelle que dans un produit très mince qui permet à la fois à la face avant et à la face arrière de la cellule d'être en contact direct avec l'extérieur. C'est pourquoi les dispositifs � mains libres � connus, qui n'utilisent pas de microphones omnidirectionnels comme le document FR 2 890 513 Al mais préfèrent utiliser un microphone unidirectionnel à cause de ses caractéristiques inhérentes de filtrage du bruit ambiant, disposent de microphones unidirectionnels déportés qui sont reliés par un fil au dispositif � mains libres �. Ces microphones unidirectionnels externes doivent être agencés par l'utilisateur quelque part dans l'habitacle de la voiture, par exemple au niveau du pare-soleil. Cette solution à microphone externe a le désavantage d'être moins compacte, moins esthétique, moins stable et moins fiable qu'une solution à microphone intégré. En vue de ce qui a été dit, la présente invention vise à marier les avantages de la solution à microphone unidirectionnel externe avec les avantages de la solution à microphone omnidirectionnel intégré. Le problème qui se pose alors est le suivant : comment intégrer un microphone unidirectionnel dans un produit d'un volume non négligeable, dont le volume intérieur n'est pas en communication avec l'atmosphère. Tel est par exemple le cas d'un autoradio à boîtier fermé, c'est-à-dire à boîtier sans aucune face ouverte à l'extérieur. En particulier, il s'agit de rendre possible l'intégration d'un microphone unidirectionnel dans un boîtier possédant un coin, c'est-à-dire deux faces adjacentes perpendiculaires, comme par exemple le boîtier encastré d'un autoradio, ou dans un produit épais comme un dispositif de navigation GPS pour voiture. De façon plus générale, un but de l'invention est de proposer un moyen pour donner une autre directivité à un microphone unidirectionnel. La solution selon l'invention consiste en une capsule pour microphone unidirectionnel, la capsule comportant une cavité à deux extrémités ouvertes, la cavité formant un coude, cette cavité comprenant un premier volume A pour accueillir ledit microphone, un deuxième volume B d'un côté du volume A pour modifier la directivité du microphone, et un troisième volume C de l'autre côté du volume A apte à compenser le délai acoustique engendré par le deuxième volume B. La capsule selon l'invention constitue une forme d'enveloppe, boîtier, étui, � chaussette � ou coque pour le microphone unidirectionnel qui vient se loger dans la cavité de cette capsule. Grâce au coude ou angle formé par la cavité, et en particulier au deuxième volume B de cette cavité, la capsule se comporte comme un guide d'ondes réorientant les ondes sonores, qui normalement arriveraient sur le microphone unidirectionnel hors de son axe privilégié, sur l'axe privilégié du microphone. En logeant une cellule microphonique unidirectionnelle dans la capsule selon l'invention, il devient possible d'agencer le microphone en particulier dans un coin à l'intérieur d'un boîtier sans que le fonctionnement du microphone soit compromis. En effet, le coude de la capsule selon l'invention compense le coin du boîtier, c'est-à-dire qu'en contraste avec une cellule microphonique sans capsule qui nécessite deux ouvertures parallèles de part et d'autre de la cellule, l'ensemble capsule et cellule nécessite deux ouvertures qui forment un angle. Le changement de géométrie de captation de la cellule microphonique obtenu par la capsule selon l'invention permet donc de "réorienter" l'avant et l'arrière de la cellule vers les deux faces adjacentes du coin du boîtier. Selon l'invention, la capsule possède une cavité, c'est-à- dire un espace creux, à deux extrémités ouvertes qui assurent le contact de la face avant et de la face arrière de la cellule microphonique avec l'extérieur. Selon l'invention, la cavité de la capsule forme un coude, c'est-à-dire un angle plus ou moins important. De préférence, le coude de la cavité est d'environ 90°. Le premier volume A sert à accueillir le microphone. Le volume A est donc occupé par le microphone lorsque celui- ci est inséré dans la capsule. D'un côté du volume A se trouve le deuxième volume B qui sert à modifier la directivité dudit microphone. De préférence, le volume B correspond à la première branche de la cavité en forme de coude, tandis que les volumes A et C correspondent à la deuxième branche de la cavité en forme de coude, les deux branches formant ensemble le coude. Ainsi, du fait de sa qualité de première branche du coude, le volume B est incliné par rapport à l'axe principal du volume A accueillant le microphone ce qui modifie la directivité dudit microphone. De façon avantageuse, le volume B débouche sur l'une des deux extrémités ouvertes, tandis que le volume C débouche sur l'autre. De préférence, le volume B se trouve en contact avec la zone de captation des ondes sonores dudit microphone lorsque le microphone est placé dans la capsule. Cela permet un bon acheminement des ondes sonores à travers le volume B vers la zone de captation des ondes du microphone. Le volume B guide les ondes sonores directement sur la zone de captation du microphone ce qui assure une bonne réception. Si le volume C se trouve en contact, en particulier en contact direct, avec l'arrière dudit microphone lorsque celui-ci est placé dans la capsule, on assure un échange libre de la face arrière du microphone avec l'extérieur ce qui en assure le bon fonctionnement. Dans ce contexte, on entend par "arrière" du microphone la face arrière du microphone, c'est-à-dire le côté du microphone qui est opposé à la surface sensible aux ondes sonores. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le volume B comprend un passage de forme allongée qui débouche sur une face de la capsule. Ce passage sert de couloir de réception des ondes sonores provenant de l'extérieur. A travers ce passage, les ondes sonores à capter sont acheminées de l'extérieur vers le microphone unidirectionnel. De préférence, le passage de forme allongée définit un axe incliné par rapport à la normale à la face de la capsule. Dans ce cas de figure, la capsule selon l'invention réoriente non seulement l'axe privilégié du microphone unidirectionnel selon un premier degré de liberté, grâce au coude, mais aussi selon un deuxième degré de liberté, grâce au passage incliné du volume B. Bien entendu, l'axe défini par le passage de forme allongée peut aussi être parallèle à la normale à la face de la capsule ce qui signifie qu'il n'y a alors pas de réorientation selon le deuxième degré de liberté. L'inclinaison éventuelle du passage allongé par rapport à la normale à la face de la capsule sert en particulier à réorienter l'axe privilégié du microphone vers la source sonore que l'on désire capter, par exemple la voix d'un conducteur d'une voiture. De préférence, l'axe du passage allongé est incliné d'environ 45° par rapport à la normale à la face de la capsule. Il s'est avéré que la forme préférée pour le volume B est une forme ressemblant à celle d'une pipe. Ainsi, le volume B est essentiellement constitué de deux parties : une première partie correspondant au "tuyau" de la pipe, et une deuxième partie correspondant au "fourneau" de la pipe. Cette forme de pipe est particulièrement adaptée pour le guidage des ondes sonores vers la cellule microphonique. De façon avantageuse, les volumes A et C forment ensemble un volume cylindrique continu. Ainsi, la cellule microphonique est insérée dans le volume A à travers le volume C. Le volume A correspond donc à la partie du volume cylindrique occupé par la cellule microphonique, tandis que le volume C représente la partie du volume cylindrique restant libre au-dessus de la cellule microphonique insérée. La capsule selon l'invention peut être constituée d'un matériau quelconque, mais un matériau élastique, par exemple un élastomère tel que le caoutchouc est le plus adapté. On peut aussi envisager de creuser un passage dans l'une des faces de la capsule. Ce passage servira alors à recevoir les connexions électriques du microphone. Finalement, on peut aussi prévoir des moyens de solidarisation sur la capsule. Ces moyens peuvent se présenter sous la forme d'un coin et/ou d'une nervure. Ces moyens de solidarisation servent en particulier à fixer la capsule à l'intérieur d'une structure solide tel que par exemple le boîtier d'un appareil électronique. En outre, l'invention a également pour objet un appareil électronique comprenant une capsule pour microphone unidirectionnel telle qu'elle vient d'être décrite. De préférence, l'appareil électronique est un dispositif audio tel qu'un dispositif de téléphonie. En particulier, le dispositif de téléphonie peut être un dispositif � mains libres � pour automobile. En outre, il peut aussi s'agir d'un dispositif de navigation GPS. 035 On va maintenant décrire plusieurs exemples de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en perspective d'un premier exemple de réalisation de la capsule selon l'invention ; La figure 2 est une coupe oblique de la capsule selon la figure 1 ; Les figures 3a à 3e sont différentes vues d'un deuxième exemple de réalisation de la capsule selon l'invention ; La figure 4 est une vue en perspective d'un appareil électronique selon l'invention ; Les figures 5a et 5b donnent deux aperçus de la façade de l'appareil électronique selon la figure 4 ; La figure 6 est une vue en détail d'une partie de la façade de l'appareil électronique de la figure 4 ; et La figure 7 est une section montrant l'agencement d'un microphone unidirectionnel dans la capsule selon l'invention et de la capsule selon l'invention dans l'appareil électronique selon l'invention. 0 La figure 1 est une vue générale d'un premier exemple de réalisation d'une capsule 10 pour microphone unidirectionnel selon l'invention. La capsule 10 dispose d'une cavité 12 avec deux extrémités ouvertes 14, 16. La cavité 12 a une forme qui ressemble essentiellement à celle d'une pipe. L'extrémité 14 de la cavité 12 se trouve sur une face 18 de la capsule 10. Comme on le distingue mieux à la figure 2, la cavité 12 définit un volume complexe qu'on peut subdiviser conceptuellement en un premier volume A, un deuxième volume B et un troisième volume C. Le volume A sert à accueillir un microphone unidirectionnel. Quand le microphone est inséré dans la capsule 10, le microphone occupe la totalité du volume A. Le volume B peut être perçu comme ayant deux parties, à savoir un passage de forme allongée 20 et un évidement 22, dans lequel débouche le passage 20. Le volume C se situe au-dessus du volume A, tel que montré à la figure 2. En fait, le volume C correspond à l'espace laissé libre par le microphone quand celui-ci est logé dans la cavité 12. Les volumes A et C forment ensemble un trou cylindrique continu pour l'insertion de la cellule microphonique unidirectionnelle. La cavité 12 a la particularité de se présenter sous forme de coude 24 (Fig. 2). Les deux branches du coude 24 sont formées respectivement par l'ensemble constitué des volumes A et C et par le volume B. L'angle a du coude 24 est d'environ 90°. II s'agit de l'angle entre l'axe P défini par le passage 20 et la direction D privilégiée par le microphone unidirectionnel lorsqu'il est inséré dans la cavité 12. Par conséquent, la capsule 10, grâce à sa cavité 12, réoriente la direction privilégiée D du microphone de 90° selon un premier degré de liberté. Un microphone unidirectionnel inséré dans la capsule 10 ne privilégie donc plus les sources sonores placées directement devant lui mais celles placées à côté de lui devant l'extrémité ouverte 14. Afin de redresser la direction privilégiée D en altérant le moins possible les propriétés acoustiques de la cellule microphonique, le volume B est choisi pour être le plus petit possible (volume minimal). Le volume C compense sur la face arrière de la cellule microphonique le volume B devant sa face avant, il est donc également minimal. Comme on le voit à la figure 1, la cavité 12 réoriente la directivité D non seulement d'un angle a dans un premier plan, mais aussi d'un angle 13 dans un deuxième plan. En effet, le passage 20 débouchant sur la face 18 de la capsule 10 est incliné d'un angle 13 par rapport à la normale N à la face 18 de la capsule 10. Cette deuxième orientation de la directivité D peut s'avérer nécessaire si la source sonore à capter ne se trouve pas directement en vis-à-vis de la face 18 mais de côté. Un exemple typique est celui où la capsule 10 est intégrée dans un boîtier situé au centre d'un tableau de bord d'une voiture. Dans ce cas, la source sonore qu'on désire capter, à savoir la voix du conducteur, est située non en face de l'autoradio mais à côté de celui-ci. Il est donc nécessaire d'incliner le passage 20 pour que l'extrémité ouverte 14 soit bien dirigée vers le conducteur du véhicule. De préférence, l'angle R est de l'ordre de 45°. On voit donc que la capsule 10 permet de moduler l'orientation acoustique de la cellule microphonique unidirectionnelle selon deux plans 35 (angles a et (3). La capsule 10 permet d'orienter le lobe principal du microphone unidirectionnel en direction d'une source sonore fixe à position connue. Comme évoqué plus haut, le volume C permet quant à lui de compenser l'impact acoustique du volume B (délai) et de mettre directement en contact la face arrière de la cellule microphonique avec l'extérieur, sans contrainte sur l'épaisseur du produit dans lequel la capsule 10 est intégrée. Une grille de protection peut être placée au niveau du volume C afin de protéger la face arrière de la cellule microphonique. La capsule 10 est de préférence réalisée en un matériau élastique tel que le caoutchouc. Les figures 3a à 3e montrent un deuxième exemple de réalisation de la capsule 10 vu sous divers angles. Comme l'exemple de réalisation de la figure 1, l'exemple de réalisation des figures 3 dispose d'un coin 26 représentant une aide à l'immobilisation de la capsule 10 à l'intérieur d'un appareil électronique. En dehors du coin 26, la capsule 10 selon les figures 3 dispose d'un deuxième élément de fixation à l'appareil électronique, à savoir une nervure 28. En outre, au niveau de l'extrémité ouverte 12, le deuxième exemple de réalisation est muni d'un passage 30 creusé dans une face de la capsule 10. Ce passage 30 permet aux fils de connexion reliant le microphone inséré dans la capsule 10 à l'appareil électronique de quitter la capsule 10 de telle façon à ce qu'ils ne gênent pas le placement de la capsule 10 à l'intérieur de l'appareil électronique. 0 On va maintenant décrire l'intégration de la capsule 10 dans un appareil électronique en référence aux figures 4 à 7. La figure 4 est une vue globale d'un appareil électronique, à savoir un autoradio 32 intégrant un dispositif de téléphonie, de préférence de type � mains libres �. L'autoradio 32 comporte un boîtier 34 et une façade 36. La façade 36 est munie de deux trous 38. Derrière chacun de ces deux trous 38 se cache un ensemble constitué par une capsule 10 et un microphone unidirectionnel. Les deux microphones unidirectionnels derrière les trous 38 font partie d'une fonctionnalité dite de "mains libres" mise à disposition par l'autoradio 32 à l'utilisateur. Ainsi, l'utilisateur peut utiliser l'autoradio 32 pour des applications de téléphonie, c'est-à-dire que l'utilisateur peut initier et recevoir des appels téléphoniques à travers l'autoradio 32. L'autoradio 32 peut éventuellement aussi disposer d'une fonctionnalité "commande vocales". Dans tous les cas, afin d'assurer ces fonctionnalités, l'autoradio 32 doit être en mesure de capter la voix de l'utilisateur. Les microphones unidirectionnels derrière les trous 38 sont utilisés à cette fin. En imaginant que l'autoradio 32 est encastré au centre d'un tableau de bord d'une voiture, le trou 38 de gauche sur la figure 4 sert à capter la voix du conducteur, tandis que le trou 38 de droite sert à capter la voix du passager. Les figures 5a et 5b sont deux aperçus de la façade 36 détachable de l'autoradio 32. A la figure 5b, on reconnaît très bien les deux trous 38. A la figure 5a, on peut distinguer deux grilles de protection 40, qui sont réalisées dans la face inférieure de la façade 36. La figure 6 donne une vue en détail de la partie de la façade 36 comprenant les trous 38 et les grilles 40. La figure 7 est une section oblique montrant en détail l'agencement de l'ensemble � capsule 10-microphone unidirectionnel 42 � à l'intérieur du boîtier de la façade 36. L'extrémité ouverte 16 de la capsule 10 est en contact avec la grille 40. L'extrémité ouverte 14, quant à elle, est en contact avec le trou 38. On distingue bien le microphone unidirectionnel 42 qui occupe le volume A de la capsule 10. Le microphone unidirectionnel 42 est entouré des volumes B et C. Le volume B est en contact avec la zone de captation des ondes sonores 46 du microphone, tandis que le volume C se trouve en contact avec l'arrière 44 du microphone. Les ondes sonores émises par le conducteur ou le passager entrent à travers le trou 38 à l'intérieur de la façade 36 de l'autoradio 32. Ces ondes sonores pénètrent ensuite à travers l'extrémité ouverte 14 dans le passage 20 de la capsule 10. Le coude 24 formé par la cavité 12 dirige les ondes sonores vers la zone de captation 46 du microphone. Grâce au volume C de la capsule 10 et à la grille 40 de la façade 36, la face arrière 44 du microphone unidirectionnel 42 est en communication avec l'atmosphère. La figure 7 montre bien que les deux faces opposées 44 et 46 du microphone 42 sont en communication avec l'air libre, ce qui est indispensable pour le bon fonctionnement du microphone unidirectionnel 42 qui perçoit les sons devant lui (face 46) sur la base de différences de pression acoustique entre les faces avant (46) et arrière (44). La capsule 10 selon l'invention permet de loger le microphone unidirectionnel 42 dans un coin de la façade 36 de l'autoradio 32. Ce montage à capsule est particulièrement efficace sur un autoradio qui s'utilise dans un environnement bruité. En effet, la directivité de l'ensemble capsule-microphone unidirectionnel permet de filtrer le bruit ambiant tout en gardant une bonne prise de son du signal utile. Cela impose bien sûr de connaître globalement la position de la source sonore à mesurer par le micro (par exemple : la position d'une personne qui parle). REVENDICATIONS 1. Une capsule (10) pour loger un microphone unidirectionnel (42), caractérisée en ce que la capsule (10) comporte une cavité (12) à deux extrémités ouvertes (14, 16), la cavité (12) formant un coude (24), cette cavité (12) comprenant : un premier volume A pour loger ledit microphone (42) ; un deuxième volume B d'un côté du volume A pour modifier la directivité (D) dudit microphone (42); et un troisième volume C de l'autre côté du volume A apte à compenser le délai acoustique engendré par le deuxième volume B. 2. Une capsule (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volume B débouche sur l'une (14) des deux extrémités ouvertes, tandis que le volume C débouche sur l'autre (16). 3. Une capsule (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le volume B se trouve en contact avec la zone de captation des ondes sonores (46) dudit microphone (42) lorsque le microphone (42) est placé dans la capsule (10). 4. Une capsule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le volume C se trouve en contact avec l'arrière (44) dudit microphone (42) lorsque le microphone (42) est placé dans la capsule (10). 5. Une capsule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le volume B comprend un passage (20) de forme allongée qui débouche sur une face (18) de la capsule (10). 30 6. Une capsule (10) selon la revendication 5, caractérisée en ce que le passage (20) de forme allongée définit un axe (P) incliné par rapport à la normale (N) à la face (18) de la capsule (10). 10 15 20 25 7. Une capsule (10) selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'axe (P) est incliné d'environ 45° par rapport à la normale (N). 8. Une capsule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le volume B a la forme d'une pipe. 9. Une capsule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les volumes A et C forment ensemble un volume cylindrique continu. 10. Une capsule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le coude (24) de la cavité (12) est d'environ 90°. 15 11. Une capsule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la capsule (10) est faite d'un matériau élastique, par exemple d'un élastomère ou de caoutchouc. 12. Une capsule (10) selon l'une des revendications précédentes, 20 caractérisée en outre par un passage (30) creusé dans l'une de ses faces apte à recevoir les connexions électriques du microphone (42). 13. Une capsule (10) selon l'une des revendications précédentes, 25 caractérisée en outre par des moyens de solidarisation (26, 28). 14. Un appareil électronique (32) comprenant une capsule (10) pour loger un microphone unidirectionnel (42) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 30