Brevet FR2924260A1 — publié le 20090529

DISPOSITIF DE COLORATION EN TEMPS RÉEL DU BRUIT D'UN MOTEUR DE VÉHICULE L'invention concerne les véhicules à moteur, par exemple automobiles, et plus précisément la coloration du bruit du moteur de tels véhicules. Suite à de nombreux perfectionnements, le niveau sonore à l'intérieur de l'habitacle des véhicules, notamment automobiles, a notablement diminué ces dernières années. Dans le même temps, de nombreux constructeurs de io véhicules ont également réduit les bruits engendrés par leurs véhicules (et notamment par leurs moteurs et échappements), afin qu'ils gênent moins les personnes situées à l'extérieur de leurs habitacles. Il en résulte que certains utilisateurs de véhicule jugent l'ambiance acoustique insuffisamment typée à l'intérieur de l'habitacle. En d'autres termes, il existe un besoin de 15 personnalisation des bruits des moteurs afin que ces derniers présentent une signature sonore cohérente avec l'image que l'on se fait des véhicules qu'ils équipent. Pour satisfaire à ce besoin plusieurs solutions ont été proposées. Ainsi, il a été proposé de modifier certains échappements et/ou le 20 piquage à l'admission afin que les bruits qu'ils engendrent soient plus typés. Mais, cela se traduit par une augmentation des coûts des véhicules et du niveau de bruit perçu par les personnes qui sont situées à l'extérieur de leurs habitacles. En outre cela peut contrevenir à des consignes, voire même des législations, en matière de bruit en vigueur ou sur le point de l'être dans de 25 nombreux pays. Il a également été proposé de renforcer la transmission du bruit du moteur vers l'habitacle au moyen de dispositifs mécaniques et/ou acoustiques. Mais, de tels dispositifs sont difficiles à mettre au point et généralement coûteux. 30 II a enfin été proposé de colorer électroniquement le bruit du moteur à l'attention des personnes qui sont situées à l'intérieur de l'habitacle. Pour ce faire, on utilise un dispositif qui comprend des moyens de synthèse de sons chargés de synthétiser, en fonction de valeurs de paramètre(s) de fonctionnement du moteur (en particulier le régime moteur), un signal de coloration du bruit du moteur, destiné à être diffusé par le système de diffusion de sons du véhicule (par exemple son autoradio ou son équipement de diffusion audio et/ou vidéo et de navigation par satellites). De tels dispositifs sont notamment décrits dans les documents brevets US 6,356,185, EP 1403850, US 7,203,321 et JP 2006/323194. L'inconvénient de ces dispositifs réside dans le fait qu'ils présentent io des temps de réaction qui sont relativement longs et donc généralement incompatibles avec les phases pendant lesquelles le régime moteur varie assez rapidement suite à une variation de l'enfoncement de la pédale d'accélération (ou de la commande analogue au niveau du volant). Cela résulte du fait que les valeurs de chaque paramètre de fonctionnement du moteur 15 (utilisé par le dispositif) sont fournies par un capteur, généralement dédié, et doivent donc faire l'objet d'un traitement numérique avant de pouvoir être utilisées pour la synthèse du signal de coloration. En outre, l'utilisation de capteur(s) dédié(s) exclusivement à la synthèse augmente sensiblement les coûts et/ou les durées d'assemblage des véhicules. 20 L'invention a donc pour but d'améliorer la situation. Elle propose à cet effet un dispositif, dédié à la coloration du bruit d'un moteur de véhicule (comprenant un système de diffusion de sons et un calculateur propre à contrôler le fonctionnement de son moteur), et comprenant des moyens de synthèse de sons chargés de synthétiser un signal de 25 coloration du bruit du moteur, destiné à être diffusé par le système de diffusion de sons, en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur. Ce dispositif se caractérise par le fait : -qu'il comprend, d'une part, une liaison propre à assurer un couplage direct entre le calculateur (moteur) et les moyens de synthèse de sons afin 30 d'alimenter ces derniers en données numériques représentatives du régime moteur et de la position en cours de la pédale d'accélération, et d'autre part, un moyen de stockage propre à stocker des premières paires de données représentatives chacune d'un régime moteur et d'une position de la pédale d'accélération en correspondance de K secondes paires de données représentatives chacune d'un niveau sonore (Ni) et d'une harmonique (F;) choisie parmi K, et - que ses moyens de synthèse de sons sont chargés de synthétiser le signal de coloration en fonction de l'une au moins des K secondes paires de données qui sont stockées en correspondance de la première paire dont les données sont sensiblement égales aux données numériques io représentatives du régime moteur en cours et de la position en cours de la pédale d'accélération qui sont fournies par la liaison directe. Le dispositif selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de synthèse de sons peuvent être chargés de synthétiser le 15 signal de coloration en fonction des K secondes paires de données qui sont stockées en correspondance de la première paire dont les données sont sensiblement égales aux données numériques représentatives du régime moteur en cours et de la position en cours de la pédale d'accélération qui sont fournies par la liaison directe ; 20 - ses moyens de synthèse de sons peuvent être chargés de synthétiser le K signal de coloration (S) à partir de la formule S(R,P)=LN *sin 21tFt ; - ses moyens de synthèse de sons peuvent comprendre, d'une part, des moyens de calcul numérique chargés de synthétiser de façon numérique le signal de coloration, et d'autre part, un convertisseur numérique analogique 25 chargé de convertir le signal de coloration numérique en un signal de coloration analogique exploitable par les haut-parleurs du système de diffusion de sons ; - le convertisseur numérique analogique peut par exemple fonctionner selon une fréquence d'échantillonnage qui est supérieure ou égale à 30 environ 2 kHz ; - sa liaison directe peut être propre à alimenter périodiquement ses moyens de synthèse de sons selon une période qui est comprise entre environ 5 ms et 20 ms ; - ses moyens de synthèse de sons peuvent comprendre son moyen de stockage ; - ses moyens de synthèse de sons peuvent être chargés de mélanger un signal audio qui est issu d'une source audio avec le signal de coloration. L'invention propose également un système de diffusion de sons, pour un véhicule (éventuellement automobile), comprenant un dispositif de io coloration de bruit de moteur du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de linvention apparaît-ont à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l'unique figure illustre de façon schématique et fonctionnelle un véhicule automobile muni d'un système de diffusion de sons équipé d'un exemple de 15 réalisation de dispositif de coloration de bruit de moteur selon l'invention. Le dessin annexé pourra non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but de proposer un dispositif (électronique) capable de générer un signal de coloration de bruit de moteur destiné à être diffusé par 20 un système de diffusion de sons à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule à moteur. Dans ce qui suit on considère, à titre d'exemple illustratif et non limitatif, que le véhicule à moteur est un véhicule automobile. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule à moteur. Elle concerne en effet tout 25 type de véhicule à moteur comportant au moins un habitacle dans lequel peuvent être logées des personnes. On a schématiquement représenté sur runique figure un véhicule V muni d'un moteur MR, implanté dans un compartiment moteur CP, et d'un système de diffusion de sons SD, implanté au moins partiellement dans 30 l'habitacle H. Le moteur MR est couplé à un calculateur électronique (ou microprocesseur) CM qui est chargé de contrôler son fonctionnement en fonction de valeurs de paramètres et de grandeurs physiques délivrées par des capteurs embarqués. Parmi ces paramètres et grandeurs physiques, on peut notamment citer le régime du moteur R et la position (ou niveau d'enfoncement) P de la pédale d'accélération (ou commande au volant) par rapport à une position de référence. Il est rappelé que le calculateur moteur CM utilise pour ses besoins personnels de contrôle du moteur MR des données numériques qui représentent le régime du moteur R en cours et la position P en cours de la pédale d'accélération. Ces données numériques sont donc accessibles. io Le système de diffusion de sons SD comprend un amplificateur de signaux couplé à des haut-parleurs HP. Il s'agit par exemple d'un autoradio ou d'un équipement à sources audio multiples (par exemple radio et lecteur de disques optiques (CD et/ou DVD) et/ou lecteur de cassettes à bandes magnétiques). Mais, il pourrait également s'agir d'un équipement de diffusion 15 audio et/ou vidéo et de navigation par satellites. Dans l'exemple illustré, le système de diffusion de sons SD comprend un dispositif de coloration de bruit de moteur D, selon l'invention. Mais, ce dispositif D pourrait être externe au système de diffusion de sons SD tout en étant couplé à ce dernier. 20 Un dispositif D, selon l'invention, comprend au moins un moyen de stockage MY, un module de synthèse de sons MS (ici implanté dans le système de diffusion de sons SD) et une liaison directe L assurant un couplage directe entre le calculateur moteur CM et le module de synthèse de sons MS afin d'alimenter ce dernier en données numériques représentatives du régime 25 moteur R en cours et de la position P en cours de la pédale d'accélération. On entend ici par �données en cours� les données numériques R et P les plus récentes, disponibles au sein du calculateur moteur CM. Cette liaison directe L est par exemple un câble ou faisceau informatique qui relie physiquement une sortie du calculateur moteur CM à une 30 entrée du module de synthèse de sons MS. Il pourrait éventuellement s'agir d'un sous-réseau, par exemple de type CAN (�Controller Area Network�), du réseau global de transmission de données du véhicule. Mais cela n'est actuellement pas souhaité dans la mesure où cela pourrait légèrement retarder la transmission des données numériques (R et P) en cours au module de synthèse de sons MS. On notera que l'alimentation du module de synthèse de sons MS en données numériques (R et P) en cours se fait périodiquement, selon une période qui est par exemple comprise entre environ 5 ms (millisecondes) et 20 ms. Une période de 10 ms peut par exemple être choisie. Par ailleurs, on notera que cette alimentation peut se faire soit à io l'initiative du module de synthèse de sons MS (sur requête périodique), soit à l'initiative du calculateur moteur MR, dès qu'il dispose des dernières données numériques R et P. Le moyen de stockage MY est chargé de stocker des premières paires de données, qui sont représentatives chacune d'un régime moteur F (j 15 = 1 à J, par exemple J = 105) et d'une position de la pédale d'accélération Pm (m = 1 à M, par exemple M = 5), en correspondance de K (par exemple K = 10) secondes paires de données, qui sont représentatives chacune d'un niveau sonore Ni (i = 1 à K) et d'une harmonique F; choisie parmi K. On comprendra que la notion de � paires de données � doit être prise 20 dans une définition informatique très large. En effet, toutes les données constituant les premières (Ri, Pm) et secondes (Ni, F;) paires peuvent être stockées ensembles sous la forme d'un tableau à plusieurs entrées (par exemple 4) et plusieurs sorties (par exemple 4). Ainsi, ces premières et secondes paires peuvent par exemple être 25 considérées comme constituant un jeu de K cartes donnant chacune pour une harmonique F; choisie parmi K et une position de la pédale d'accélération Pm choisie parmi M l'évolution du niveau sonore Ni en fonction du régime moteur R~ . Par exemple, si K = 10, M = 5 et J = 105, on dispose de 10 cartes 30 correspondant à 10 harmoniques différentes F, à F,o et représentatives chacune de l'évolution du niveau sonore Ni pour 5 positions différentes P, à P5 de la pédale d'accélération et pour 105 régimes moteur différents R, à R105. La valeur de J (105) résulte ici de la décision de mesurer le niveau sonore Ni pour des régimes moteur croissants de 50 tr/mn (tours/minute) sur un intervalle de valeurs compris entre 800 tr/mn et 6000 tr/mn. Par ailleurs, la valeur de M (5) résulte ici de la décision de mesurer le niveau sonore Ni pour cinq positions échelonnées sur la plage [0% d'enfoncement - 100% d'enfoncement]. Avec ces valeurs, chacune des K (= 10) cartes contient 525 (105*5) points. Chaque niveau sonore Ni peut ainsi être codé au moyen d'un entier de 8 bits (ou un octet). Ainsi, un jeu de K (= 10) cartes a une taille d'environ 5,2 io kilooctets (10*525 octets). Le moyen de stockage MY peut se présenter sous toute forme connue de l'homme de l'art, et par exemple sous la forme d'une mémoire. Les données des premières et secondes paires (ou cartes) sont déterminées de façon empirique lors de tests en laboratoire. Elles sont 15 valables pour une motorisation donnée d'un modèle de véhicule donné. Par conséquent, elles varieront généralement d'un type de moteur à un autre et d'un type de modèle à un autre. On notera que le moyen de stockage MY peut éventuellement stocker plusieurs jeux de cartes (ou de premières et secondes paires) correspondant à 20 des motorisations différentes et/ou des modèles différents. Dans ce cas, le module de synthèse de sons MS est initialement configuré (ou programmé) de manière à n'utiliser que le jeu stocké qui correspond au véhicule dans lequel il est implanté. Par ailleurs, on notera que le moyen de stockage MY peut, comme 25 illustré sur l'unique figure, faire partie du module de synthèse de sons MS. Mais, cela n'est pas obligatoire. Il pourrait en effet être externe à celui-ci tout en lui étant couplé. Le module de synthèse de sons MS est chargé de synthétiser (ou construire) un signal de coloration S en fonction de l'une au moins des K 30 secondes paires de données qui sont stockées en correspondance de la première paire dont les données sont sensiblement égales aux données numériques représentatives du régime moteur en cours R et de la position en cours P de la pédale d'accélération, qui sont fournies par la liaison directe L. En d'autres termes, le module de synthèse de sons MS utilise au moins une seconde paire qui est stockée dans le moyen de stockage MY en correspondance de la première paire qui vérifie (Ri, Pm) = (R, P), cette dernière paire correspondant aux valeurs en cours issues du calculateur moteur CM. De préférence, le module de synthèse de sons MS utilise les K secondes paires, qui sont stockées dans le moyen de stockage MY en io correspondance de la première paire qui vérifie (R;, Pm) = (R, P), pour synthétiser chaque signal de coloration S. Cette synthétisation peut par K exemple se faire au moyen de la formule S(R,P)=LN *sin 21tFit, où � sin() � représente la fonction sinusoïde bien connue. Cette formule signifie qu'en présence de la paire de valeurs en cours 15 (R, P) le signal synthétisé S résulte de la somme des �harmoniques F; � pondérées respectivement par les niveaux sonores N qui appartiennent aux secondes paires (Ni, F;) de même indice i stockées en correspondance de la première paire (R;=R, Pm=P). Le module de synthèse de sons MS génère ainsi des signaux 20 sinusoïdaux qui correspondent aux harmoniques du moteur MR. La fréquence de chaque sinusoïde est fonction du régime moteur en cours R (issu du calculateur moteur MR via la liaison directe L), et le niveau de chaque sinusoïde est déterminé à partir de la première paire (Ri, Pm) stockée pour laquelle on a R;=R et Pm=P, où R et P sont respectivement le régime moteur R 25 en cours et la position P en cours de la pédale d'accélération (issus du calculateur moteur MR via la liaison directe L). Comme cela est illustré sur l'unique figure, le module de synthèse de sons MS comprend par exemple un module de calcul numérique MC, chargé de synthétiser de façon numérique le signal de coloration S selon la méthode 30 décrite ci-avant, et un convertisseur numérique analogique CNA, chargé de convertir le signal de coloration S numérique, synthétisé par le module de calcul numérique MC, en un signal de coloration S analogique qui alimente alors l'amplificateur AM du système de diffusion de sons SD, qui est couplé aux haut-parleurs. Le signal de coloration S (analogique) peut ainsi être diffusé dans l'habitacle H par les haut-parleurs HP. On notera que le module de synthèse de sons MS est préférentiellement agencé de manière à activer (faire fonctionner) le système de diffusion de sons SD lorsque ce dernier n'est pas activé, par exemple dès que le moteur MR est mis en fonctionnement. io Par ailleurs, lorsque le système de diffusion de sons SD est en cours de diffusion d'un signal sonore issu de l'une de ses sources audio (ou vidéo), le module de synthèse de sons MS est préférentiellement chargé de mélanger son propre signal de coloration S avec ledit signal sonore qui est issu de la source audio ou vidéo. On peut ainsi bénéficier de la coloration du bruit moteur 15 en même temps que l'on écoute des informations ou de la musique. Le module de calcul numérique MC est par exemple un microprocesseur de type DSP (�Digital Signal Processing�). Le convertisseur numérique analogique CNA peut par exemple fonctionner selon une fréquence d'échantillonnage qui est supérieure ou égale 20 à environ 2 kHz. Cela permet de générer des harmoniques F; à 1000 Hz. Grâce à la liaison directe utilisée, il est désormais possible de générer en temps réel des harmoniques qui sont en phase avec les bruits naturels du moteur et correspondent à ces bruits naturels. Le bruit du moteur peut ainsi être coloré en temps réel pour un coût réduit, sans que cela n'augmente le 25 niveau de bruit qui est perçu par les personnes qui sont situées à l'extérieur de l'habitacle. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de coloration de bruit de moteur et de système de diffusion de sons décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que 30 pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dispositif (D) de coloration de bruit d'un moteur (MR) d'un véhicule (V) comprenant un système de diffusion de sons (SD) et un calculateur (CM) propre à contrôler le fonctionnement dudit moteur, ledit dispositif (D) comprenant des moyens de synthèse de sons (MS) agencés pour synthétiser un signal (S) de coloration du bruit du moteur (MR), destiné à être diffusé par ledit système (SD), en fonction de paramètres de fonctionnement dudit moteur, io caractérisé en ce qu'il comprend i) une liaison (L) propre à assurer un couplage direct entre ledit calculateur (CM) et lesdits moyens de synthèse de sons (MS) pour alimenter ces derniers en données numériques représentatives du régime moteur en cours (R) et de la position en cours (P) de la pédale d'accélération, et ii) un moyen de stockage (MY) propre à stocker 15 des premières paires de données représentatives chacune d'un régime moteur (Ri) et d'une position de la pédale d'accélération (Pm) en correspondance de K secondes paires de données représentatives chacune d'un niveau sonore (Ni) et d'une harmonique (F;) choisie parmi K, et en ce que lesdits moyens de synthèse de sons (MS) sont agencés pour synthétiser ledit 20 signal de coloration (S) en fonction de l'une au moins des K secondes paires de données stockées en correspondance de la première paire dont les données sont sensiblement égales aux données numériques représentatives du régime moteur en cours (R) et de la position en cours (P) de la pédale d'accélération qui sont fournies par ladite liaison (L). 25 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de synthèse de sons (MS) sont agencés pour synthétiser ledit signal de coloration (S) en fonction des K secondes paires de données stockées en correspondance de la première paire cbnt bs données sont sensiblement égales aux données numériques représentatives du régime moteur en cours 30 (R) et de la position en cours (P) de la pédale d'accélération qui sont fournies par ladite liaison directe (L).Il 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de synthèse de sons (MS) sont agencés pour synthétiser ledit signal K de coloration (S) à partir de la formule S(R,P)=LN *sin 21tFt. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de synthèse de sons (MS) comprennent i) des moyens de calcul numérique (MC) agencés pour synthétiser de façon numérique ledit signal de coloration (S), et ii) un convertisseur numérique analogique (CNA) agencé pour convertir ledit signal de coloration (S) numérique en un signal de coloration (S) analogique. io 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit convertisseur numérique analogique (CNA) est agencé pour fonctionner selon une fréquence d'échantillonnage supérieure ou égale à environ 2 kHz. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite liaison (L) est propre à alimenter périodiquement lesdits moyens de 15 synthèse de sons (MS) selon une période comprise entre environ 5 ms et 20 ms. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de synthèse de sons (MS) comprennent ledit moyen de stockage (MY). 20 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de synthèse de sons (MS) sont agencés pour mélanger un signal audio issu d'une source audio avec ledit signal de coloration (S). 9. Système de diffusion de sons (SD) pour un véhicule à moteur, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de coloration de bruit de moteur 25 (D) selon l'une des revendications précédentes.