Brevet FR2954510A1 — publié le 20110624

L'invention concerne un appareil ou terminal tel qu'un appareil de lecture audio qui est destiné à être connecté à un ou des haut parleurs externes pour diffuser via ces haut parleurs externes une source audio. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION De nombreux appareils portables permettent de recevoir et d'écouter une grande variété de sources audio provenant d'origines diverses : radio, téléphonie, télévision, musique enregistrée ou autres. Compte tenu des faibles dimensions de ces appareils portables, il est impossible de les équiper de moyens leur permettant de restituer un signal acoustique de qualité. En particulier, l'espace réservé aux haut parleurs étant réduit, la puissance et la bande passante audio sont nécessairement limitées sur ces appareils. C'est pourquoi il est connu de prévoir une station d'accueil, généralement fixe, équipée de haut parleurs additionnels pour améliorer le rendu acoustique de la source sonore lue par l'appareil portable. Concrètement, l'utilisateur engage simplement l'appareil portable dans la station d'accueil, ces deux éléments étant pourvus de connecteurs électriques complémentaires, ce qui provoque automatiquement la lecture de la source audio via les haut parleurs additionnels équipant la station d'accueil. Dans le document de brevet EP1564561, il est proposé de détecter la présence de haut parleurs additionnels en mesurant l'évolution du courant d'alimentation de l'amplificateur intégré à l'appareil portable qui délivre le signal aux haut parleurs additionnels. Cependant, cette solution s'avère relativement coûteuse à mettre en oeuvre pour obtenir une fiabilité de détection suffisante : elle nécessite une caractérisation du courant d'alimentation qui doit être mémorisée dans l'appareil, ainsi que des moyens de mesure du courant ayant une précision relativement importante. OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une solution permettant de détecter de manière fiable et à faible coût la connexion de haut parleurs externes à un appareil tel qu'un appareil portable. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un appareil audio comprenant au moins une sortie audio incluant deux bornes externes destinées à être connectées à un ou plusieurs haut parleurs externes pour diffuser via chaque haut parleur externe un signal acoustique correspondant à une source audio amplifiée par cet appareil, cet appareil comprenant des moyens pour établir entre les bornes externes un signal électrique représentatif de la source audio pour injecter dans chaque haut parleur externe connecté un courant électrique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour intégrer au signal électrique établi entre ses bornes externes une composante de signal électrique ayant une fréquence dite de détection qui est située hors du spectre audible, ainsi que des moyens pour détecter un courant électrique circulant entre les bornes externes et ayant une fréquence située hors du spectre des fréquences audibles. Avec cette solution, la détection de haut parleurs externes connectés peut 15 être effectuée de manière fiable et à moindre coût. L'invention concerne également un appareil tel que défini ci-dessus, comprenant un amplificateur de classe D pour amplifier la source sonore, et dans lequel la composante du signal électrique ayant pour fréquence la fréquence de détection est générée directement par l'amplificateur de classe D, la fréquence de 20 détection correspondant à la fréquence d'échantillonnage de l'amplificateur de classes D. L'invention concerne également un appareil tel que défini ci-dessus, dans lequel les moyens de détection d'un courant circulant entre les bornes externes comprennent une inductance connectée entre un amplificateur de l'appareil et 25 l'une des bornes externes, ainsi que des moyens de mesure de la tension aux bornes de cette inductance. L'invention concerne également un appareil tel que défini ci-dessus, comprenant plusieurs sorties audio, ainsi que des moyens de détection associés à chacune de ces sorties audio. 30 L'invention concerne également système comprenant un appareil tel que défini ci-dessus, ainsi que des haut parleurs externes destinés à être connectés à cet appareil via les bornes externes, et dans lequel l'appareil comprend des moyens pour, en cas de détection des haut parleurs externes, réduire le gain du signal dans la bande de fréquence commune aux haut parleurs internes et aux haut parleurs externes. L'invention concerne également système comprenant un appareil tel que défini ci-dessus, ainsi que des haut parleurs externes destinés à être connectés à cet appareil via les bornes externes de cet appareil, et dans lequel chaque haut parleur externe comprend un condensateur reliant ses bornes de connexion. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES - la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil portable électriquement connecté à une station d'accueil fixe intégrant des haut parleurs 10 additionnels ; - la figure 2 est une représentation schématique des moyens de détection des haut parleurs additionnels intégrés à l'appareil mobile ; - la figure 3 est un exemple d'égalisation appliquée par l'appareil en l'absence de haut parleurs externes connectés ; 15 - la figure 4 montre la correction d'égalisation appliquée à l'égalisation de la figure 3 lorsque la connexion de haut parleurs externes est détectée. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'idée à la base de l'invention est d'intégrer au signal électrique amplifié qui est établi aux bornes externes et qui est représentatif de la source audio lue 20 par l'appareil, une composante ayant une fréquence dite de détection qui est supérieure ou inférieure aux fréquences audibles, et de déterminer que des haut parleurs sont branchés lorsqu'un courant ayant la fréquence correspondant à la fréquence de détection, ou d'une manière plus générale une fréquence située hors du spectre des fréquences audibles s'établit entre les bornes externes. 25 Le système selon l'invention qui est représenté schématiquement en figure 1 comprend un appareil formant terminal de lecture mobile, repéré par 1, associé à une station d'accueil fixe repérée par 2 dans laquelle l'appareil mobile est engagé. L'appareil 1 comprend une unité de lecture 3 d'une source audio, délivrant 30 deux signaux électriques, respectivement sur deux voies 4g et 4d correspondant ici aux voies droite et gauche d'une source stéréophonique. Comme visible dans la figure 1, la ligne 4g comprend un égaliseur 6g recevant en entrée le signal gauche issu du lecteur 3, et délivrant le signal égalisé à un amplificateur 7g de la voie gauche. Le signal amplifié est appliqué d'une part à un haut parleur gauche 8g qui est intégré à l'appareil 1, et d'autre part à un connecteur externe 9g par lequel l'appareil peut on non être relié à un haut parleur externe gauche 11g qui équipe ici la station d'accueil 2. Un dispositif de détection de haut parleurs, pour la voie gauche, repéré par 13g est interposé entre l'amplificateur 7g et le connecteur externe 9g. De manière analogue, la voie de droite 4d est pourvue d'un égaliseur 6d, d'un amplificateur 7d, d'un haut parleur 8d, et d'un dispositif de détection 13d interposé entre l'amplificateur 7d et le connecteur externe 9d de la voie de droite. Dans la disposition de la figure 1, le haut parleur externe gauche 11g est électriquement relié au connecteur externe 9g de la voie gauche par l'intermédiaire d'un connecteur gauche 12g équipant la station d'accueil, et de manière analogue, le haut parleur externe droit 11d est électriquement relié au connecteur externe droit 9d par un connecteur droit 12d équipant également la station d'accueil. Comme visible dans la figure 1, l'appareil 1 comporte également un microprocesseur ou microcontrôleur 14, qui communique avec les dispositifs de détection 13g et 13d, avec les amplificateurs 7g et 7d, et avec les égaliseurs 6g et 6d, pour les piloter. Chaque amplificateur 7g et 7d est un amplificateur de classe D. Un tel amplificateur délivre un signal de sortie carré d'amplitude fixe à une fréquence dite d'échantillonnage très supérieure aux fréquences du spectre audible. L'amplificateur module le rapport cyclique de ce signal carré en fonction de l'amplitude du signal de la source sonore qui est lue. Autrement dit, le rapport cyclique est élevé lorsque le signal de la source audio a une valeur élevée, et ce rapport cyclique est faible lorsque le signal de la source audio est faible. Comme la fréquence d'échantillonnage de l'amplificateur est très supérieure aux fréquences audibles, la valeur du signal de sortie à un instant donné correspond à la valeur du rapport cyclique à cet instant. Dans ces conditions les signaux de sortie de la voie gauche et de la voie droite ont chacun une composante dont la fréquence correspond à la fréquence d'échantillonnage qui est supérieure aux fréquences audibles, et qui constitue ici une fréquence dite de détection. En pratique, lorsque le haut parleur 11g est connecté à l'appareil 1, le signal électrique délivré par l'amplificateur 7g sur la voie gauche 4g donne lieu à un courant électrique de même allure que ce signal, ce courant circulant donc entre les bornes du connecteur 9d en étant injecté dans le haut parleur 11g. Dans le cas où les amplificateurs de l'appareil ne sont pas de classe D, il est possible d'injecter dans le signal de sortie une composante ayant une fréquence située hors du spectre des fréquences audibles, par exemple au moyen d'un circuit ou d'un composant électronique additionnel connecté aux bornes de sortie de l'appareil. Dans un cas comme dans l'autre, quelle que soit l'allure de la source sonore lue par l'appareil 1, le courant injecté dans le haut parleur 11g lorsqu'il est connecté comporte une composante dont la fréquence est la fréquence de détection. La détection de la connexion effective du haut parleur 11 g est assurée par le dispositif de détection 13g qui détermine si un courant électrique ayant une composante dont la fréquence est proche de la fréquence de détection, circule ou non entre les bornes du connecteur 9g. II en va de même de la détection de la connexion effective du haut parleur 11d par le dispositif de détection 13d. D'une manière générale, le dispositif de détection est agencé pour identifier l'existence des composantes de courant ayant des fréquences situées hors du spectre audible. Ce dispositif peut par exemple simplement correspondre à un filtre de type passe haut laissant pour identifier les courants ayant des fréquences supérieures au spectre audible. Comme visible dans la figure 2, le dispositif de détection 13g comprend principalement une inductance L1, un amplificateur opérationnel AO, une diode D 30 ainsi qu'un condensateur repéré par C. Plus particulièrement, et comme représenté dans la figure 2, la voie de gauche 4g comprend une première ligne 9g' et une seconde ligne 9g" reliées chacune à une borne de sortie correspondante du connecteur 9g. L'inductance LI est interposée entre deux portions consécutives de la ligne 9g", c'est-à-dire qu'elle est montée en série dans cette ligne. L'amplificateur opérationnel AO a ses deux entrées reliées aux bornes de l'inductance LI, et sa sortie reliée à une ligne de sortie 17g, par l'intermédiaire de la diode D qui est orientée pour autoriser le passage de courant uniquement dans le sens sortant de l'amplificateur opérationnel. Le condensateur C est relié d'une part à la sortie de la diode D, et d'autre part à la ligne 9g'. L'amplificateur opérationnel AO amplifie la tension aux bornes de la bobine inductive L1, qui est par exemple accordée sur la fréquence de détection, et la diode D associée au condensateur C forment un circuit de détection dont la sortie 17g est dirigée vers le microcontrôleur 14. Le signal délivré sur la ligne de sortie 17g est ainsi représentatif de l'état connecté ou non connecté d'un haut parleur sur le connecteur externe 9g. Ce signal a une amplitude importante lorsqu'un haut parleur externe est connecté au connecteur 9g, et une amplitude sensiblement nulle si aucun haut parleur n'est connecté. Grâce à la diode D, le signal de détection de la ligne 17g comporte uniquement des valeurs positives. Comme visible sur la figure 2, le haut parleur externe gauche 11g comprend un transducteur 16g connecté aux bornes du connecteur 12g, et il est complémentairement équipé d'un condensateur additionnel Cl connecté entre les bornes du connecteur 12g. Les valeurs de l'inductance L1 et du condensateur Cl sont choisies pour ne pas modifier la bande passante du signal audio, attendu qu'en pratique, l'inductance LI vaut quelques micro Henri, et la capacité du condensateur Cl qui est optionnel est de quelques nano Farad. A titre d'ordre de grandeur, la fréquence maximale du spectre audible est de 20kHz, alors que la fréquence d'échantillonnage de l'amplificateur 7g est de 500 kHz. La sortie 17g du dispositif de détection 13g est reliée au processeur 14, comme illustré schématiquement sur la figure 1, et de même pour ce qui est de la sortie du dispositif de détection 13d. Par ailleurs, le microprocesseur 14 est relié aux amplificateurs 7g et 7d ainsi qu'aux égaliseurs 6g et 6d, de manière à les commander selon que des haut parleurs externes sont connectés ou non. Ainsi, lorsque la connexion des haut parleurs externes 11 g et 11d est détectée par les dispositifs 13g et 13d, le micro processeur 14 pilote les amplificateurs 7g et 7d pour réduire sensiblement le gain d'amplification appliqué à la source audio. Cette commande permet d'éviter une augmentation du volume sonore de la source audio restituée, due à la connexion des haut parleurs externes, et elle améliore ainsi l'ergonomie du système puisque l'utilisateur n'a pas à effectuer cette correction de volume manuellement. En pratique, l'appareil de lecture 1 et la station d'accueil 2 sont associés l'un à l'autre, et la détection de la connexion des haut parleurs externes 11 g et 11 d est utilisée pour adapter l'égalisation appliquée à la source audio lorsque les haut parleurs externes sont connectés. Avec un tel système, les haut parleurs internes et les haut parleurs externes ont des bandes passantes qui se chevauchent. Par exemple, les haut parleurs internes ont une bande passante qui s'étend de 250 Hz à 16kHz, et les haut parleurs externes équipant la station d'accueil ont une bande passante s'étendant de 31 Hz à 500 kHz, la station d'accueil constituant alors un caisson de basses. Comme représenté schématiquement en figure 3, l'appareil 1 peut être pourvu d'une interface, par exemple graphique, lui permettant d'ajuster les gains 20 d'égalisation par bande de fréquence. Si aucun haut parleur externe n'est détecté, seuls les gains de la bande passante des haut parleurs internes peuvent être ajustés par l'utilisateur, comme illustré schématiquement en figure 3. Dans ce cas, seuls les gains des fréquences comprises entre 250 Hz et 16 kHz sont affichés, et les gains pour les 25 fréquences 31 Hz à 125 Hz situées hors de la bande passante des haut parleurs internes sont hachurés pour montrer que ces gains ne peuvent pas être ajustés. Lorsque l'appareil 1 détecte que des haut parleurs externes sont connectés, les gains des fréquences basses correspondant aux haut parleurs externes sont alors affichés de manière à permettre à l'utilisateur de les ajuster 30 selon son goût. Complémentairement, lorsque des haut parleurs externes sont détectés, le micro processeur 14 corrige l'égalisation existante de manière à compenser le fait que les bandes passantes des haut parleurs internes et externes se chevauchent. Concrètement, le micro processeur 14 commande alors les égaliseurs 6g et 6d pour baisser de 2 dB les gains des fréquences 250 Hz à 500 Hz qui correspondent à la zone de chevauchement des bandes passantes des haut parleurs internes et externes. Ainsi, et comme représenté en figure 4, partant d'une égalisation plate comme celle de la figure 3, où chaque gain vaut zéro, la connexion des haut parleurs externes provoque automatiquement une correction des gains 250 Hz et 500 Hz pour qu'ils prennent la valeur de - 2 dB. D'une manière générale, la détection de la connexion effective de haut parleurs externes peut être exploitée pour adapter les paramètres de traitement du signal à la typologie des haut parleurs via lesquels la source sonore est diffusée, ou encore pour informer l'utilisateur de défauts de connexion. Différents effets tels que Loudness, correction physiologique ou encore effet audio de spatialisation peuvent ainsi être activés sur détection de haut 15 parleurs externes effectivement connectés. Dans le cas des appareils de type home-cinéma il est prévu différentes sorties audio ayant des caractéristiques différentes, par exemple une sortie destinée à un caisson de basses, et une sortie pour des haut parleurs devant être situés derrière l'auditeur. L'invention permet alors de détecter quelles sont les 20 sorties auxquelles un haut parleur est effectivement connecté pour adapter le traitement du signal à la situation. La détection est avantageusement mise en oeuvre sur chaque sortie de l'appareil destinée à être connectée à un haut parleur, ce qui permet notamment d'informer l'utilisateur, via l'interface de l'appareil de lecture, d'un défaut de 25 connexion en ce qui concerne les haut parleurs externes. Dans l'exemple des figures, l'invention est appliquée à un appareil mobile conçu pour coopérer avec une station fixe, mais l'invention s'applique à d'autres types d'appareils. Elle s'applique d'une manière générale aux dispositifs de reproduction audio et éventuellement vidéo de type portables comme les 30 téléphones, les organiseurs électroniques, les ordinateurs portables, auxquels sont associées des stations fixes permettant d'améliorer la qualité du rendu sonore. L'invention s'applique également aux dispositifs de reproduction audio tels que les téléviseurs, les lecteurs de DVD ou analogue qui possèdent une ou plusieurs sorties audio vers des haut parleurs. L'invention s'applique encore aux systèmes dans lesquels le dispositif de reproduction audio pour lesquels la connexion aux haut parleurs est difficilement accessible, comme par exemple dans un véhicule automobile ou dans un auditorium, où l'invention permet de détecter la rupture de la connexion à un haut parleur. REVENDICATIONS1. Appareil audio (1) comprenant au moins une sortie audio (9g, 9d) incluant deux bornes externes destinées à être connectées à un ou plusieurs haut parleurs externes (11g, 11d) pour diffuser via chaque haut parleur externe (11g, 11d) un signal acoustique correspondant à une source audio amplifiée par cet appareil (1), cet appareil comprenant des moyens pour établir entre les bornes externes un signal électrique représentatif de la source audio pour injecter dans chaque haut parleur externe (11g, 11d) connecté un courant électrique correspondant, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour intégrer au signal électrique établi entre ses bornes externes une composante de signal électrique ayant une fréquence dite de détection qui est située hors du spectre des fréquences audibles, ainsi que des moyens (13g, 13d) pour détecter un courant électrique circulant entre les bornes externes et ayant une composante dont la fréquence située hors du spectre des fréquences audibles. 2. Appareil selon la revendication 1, comprenant un amplificateur (7g, 7d) de classe D pour amplifier la source sonore, et dans lequel la composante du signal électrique ayant pour fréquence la fréquence de détection est générée directement par l'amplificateur (7g, 7d) de classe D, la fréquence de détection correspondant à la fréquence d'échantillonnage de l'amplificateur de classes D. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de détection d'un courant circulant entre les bornes externes comprennent une inductance (LI) connectée entre un amplificateur (7g, 7d) de l'appareil (1) et l'une des bornes externes, ainsi que des moyens (AO, D, C) de mesure de la tension aux bornes de cette inductance (LI). 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant plusieurs sorties audio (9g, 9d), ainsi que des moyens de détection associés à chacune de ces sorties audio. 5. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comprenant des haut parleurs internes (8g, 8d) alimentés par le même signal électrique que les bornes externes, et des moyens pour diminuer l'amplitude de ce signal électrique en cas de détection de haut parleurs externes (11g, 11 d) connectés aux bornes externes. 6. Système comprenant un appareil (1) tel que défini dans l'une des revendications 1 à 5, ainsi que des haut parleurs externes (8g, 8d) destinés à être connectés à cet appareil via les bornes externes, et dans lequel l'appareil comprend des moyens pour, en cas de détection des haut parleurs externes (11g, 11d), réduire le gain du signal dans la bande de fréquence commune aux haut parleurs internes (8g, 8d) et aux haut parleurs externes (11g, 11d). 7. Système comprenant un appareil (1) tel que défini dans l'une des revendications 1 à 5, ainsi que des haut parleurs externes (8g, 8d) destinés à être connectés à cet appareil via les bornes externes de cet appareil, et dans lequel chaque haut parleur externe (11g, 11d) comprend un condensateur reliant ses bornes de connexion.