Brevet FR2984579A1 — publié le 20130621

B11-5675FR 1 Procédé de traitement numérique sur un ensemble de pistes audio avant mixage L'invention a pour domaine technique le traitement de signal et plus particulièrement le traitement de signal audio. Il est connu de l'homme du métier, l'utilisation de stations audio-numériques également appelées DAW selon un acronyme anglo-saxon signifiant Digital Audio Workstation. Ces stations audio-numériques permettent de réaliser des traitements sur une pluralité de pistes. Ces pistes sont obtenues à partir de différents dispositifs de synthèse sonore ou de capture de son tels que des microphones. A une piste peut correspondre une source identifiée par l'auditeur comme étant un instrument de musique par exemple une guitare. Mais ce n'est pas nécessairement le cas. En effet, le son produit par la guitare peut également se retrouver dans d'autres pistes que celle à laquelle la guitare est associée. Au contraire, un son identifié comme le son d'une guitare peut être associé à une série de pistes. Les traitements réalisés par les stations audio-numériques comprennent des traitements numériques linéaires tels que des traitements linéaires instantanés et stationnaires ou des traitements de convolution. Un exemple de traitement linéaire instantané et stationnaire est l'amplification et un exemple de traitement de convolution est la réverbération. Les traitements réalisés par les stations audio-numériques comprennent également des traitements numériques non linéaires tel que, par exemple, une compression de dynamique. La compression de dynamique est un traitement qui permet notamment de limiter l'amplitude et les variations du niveau sonore des pistes. Les stations audio-numériques permettent également de mixer la pluralité de pistes numériques audio pour obtenir un signal mixé. Un des problèmes techniques relatifs aux signaux mixés est de pouvoir séparer du signal mixé une des sources formant le signal mixé. Pour cela, il est connu, de l'état de la technique, l'utilisation d'informations numériques pour faciliter la séparation d'une source du signal mixé selon un procédé appelé ISS selon un acronyme anglo-saxon connu de l'homme du métier signifiant Informed Source Separation. Ces informations numériques sont générées préalablement en utilisant les sources qui vont être mixées et le signal mixé. Cela étant, une partie des traitements des stations audionumériques peuvent perturber cette séparation qui devient alors complexe. Il existe donc un besoin pour permettre une séparation plus simple des sources et/ou des pistes d'un signal mixé. Il est proposé, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, un procédé permettant d'obtenir un signal mixé pour lequel la séparation d'une piste et/ou d'une source est plus simple. Il est également proposé, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, une compression de dynamique identique à celle du signal mixé, réalisée sur au moins une des pistes formant le signal mixé. Cette compression de dynamique est, par exemple, réalisée sur chacune des pistes formant le signal mixé prise séparément. En outre, un but de l'invention est également de permettre une estimation du gain de compression d'un signal mixé stocké. L'invention a donc pour objet un procédé de traitement numérique sur un ensemble de pistes formant un signal sonore mixé d' entrée. Selon une caractéristique générale, le procédé comprend, pour au moins un canal de restitution sonore dudit signal mixé d'entrée : - une étape de détermination d'un gain de compression d'un traitement de compression de dynamique appliqué sur ledit signal mixé d'entrée , et - une étape de multiplication d'au moins une des pistes de l'ensemble des pistes par le gain de compression déterminé, de manière à obtenir une piste compressée dynamiquement selon ledit traitement de compression de dynamique. Ainsi, une compression de dynamique identique à celle réalisée sur le signal mixé d'entrée peut être réalisée sur une seule piste. Cette compression de dynamique peut donc être réalisée avant le mixage. Selon un mode de mise en oeuvre, le procédé comprend en outre une addition des au moins une piste compressée dynamiquement pour obtenir un signal mixé de sortie compressé dynamiquement. On réalise ainsi le mixage après la compression de dynamique d'au moins une des pistes. Dans le cas où toutes les pistes du signal mixé d'entrée sont multipliées par le gain de compression déterminé et sont additionnées alors le signal mixé de sortie obtenu est identique au résultat dudit traitement de compression réalisé sur le signal mixé d' entrée. Selon une caractéristique de ce mode de mise en oeuvre, le signal mixé d'entrée a subi un traitement de convolution et on effectue ledit traitement de convolution sur chacune des pistes du signal mixé d' entrée. La convolution peut ainsi être distribuée sur l'ensemble des pistes du signal mixé d'entrée pour être réalisée avant le mixage et la compression de dynamique. Selon un mode de mise en oeuvre supplémentaire, on dispose d'informations numériques sur des sources correspondant aux pistes du signal mixé de sortie et le procédé comprend en outre une séparation dudit signal mixé de sortie d'au moins une des sources à l'aide des informations numériques. En général, dans l'état de la technique, la compression de dynamique est réalisée sur l'ensemble du signal mixé. Au contraire, lorsque le mixage est la dernière étape de la production du signal mixé, la séparation de piste est plus simple puisqu'il suffit d'inverser l'addition. Cette séparation n'altéra ni les autres pistes du mixage, ni le traitement de compression de dynamique. Selon une caractéristique, l'étape de détermination du gain de compression comprend une étape de détection dynamique effectuée sur le signal mixé d'entrée, ladite étape de détection dynamique utilisant les paramètres de réglages et l'algorithme de calcul dudit traitement de compression de dynamique. Ainsi, l'étape de détection dynamique appliquée sur le signal mixé d'entrée permet de déterminer le gain de compression de dynamique du traitement de compression de dynamique appliqué sur le signal mixé d'entrée de manière simple et précise. Selon une autre caractéristique, le gain de compression déterminé est stocké avant l'étape de multiplication. On peut alors, utiliser une station audio-numérique plus simple. Selon un autre mode de mise en oeuvre, un signal mixé stocké calculé à partir dudit traitement de compression de dynamique du signal mixé d'entrée est disponible et l'étape de détermination du gain de compression comprend une étape d'estimation du gain de compression à l'aide dudit signal mixé stocké et du signal mixé d' entrée. Il est alors proposé de pouvoir estimer le gain de compression d'un signal mixé stocké. C'est avantageux notamment si l'on souhaite réaliser une re mastérisation d'un ancien enregistrement pour lequel l'algorithme et/ou les paramètres de la compression de dynamique sont perdus. Selon une caractéristique de ce mode de mise en oeuvre, ladite étape d'estimation comprend une étape de division d'une fonction obtenue à partir dudit signal mixé stocké par une fonction obtenue à partir du signal mixé d'entrée pour obtenir un rapport des énergies du signal mixé stocké et du signal mixé d'entrée. Il est ainsi proposé un mode de calcul simple pour estimer le gain de compression. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 et 2 illustrent des procédé de traitement signal audio selon l'état de la technique ; - les figures 3 et 4 illustrent des modes de mise en oeuvre de procédés de traitement d'un signal mixé selon l'invention ; - les figures 5 et 6 illustrent plus en détail des étapes des modes de mise en oeuvre du procédé de traitement de l'invention illustrés sur les figures 3 et 4. Sur la figure 1, est représentée de manière schématique, les traitements réalisés par une station audio-numérique selon l'état de la technique. A partir des sources représentées sur la ligne A, la station va réaliser des traitements numériques pour obtenir des sources avec effets représentées sur la ligne B. Ces traitements numériques comprennent des traitements linéaires comme des traitements de convolution (appelés traitement convolution dans la légende de la figure 1) ou des traitements linéaires instantanés et stationnaires (appelés traitement LIS dans la légende de la figure 1). Les traitements numériques comprennent également des traitements non linéaires (appelés traitement non linéaire dans la légende de la figure 1). Un exemple connu d'un traitement linéaire instantané et stationnaire est l'amplification. Un exemple connu d'un traitement de convolution est le traitement de réverbération. Puis, à partir de ces sources avec effets, la station va réaliser des traitements panoramiques. Cela correspond notamment à la diffusion des sources sur l'ensemble des canaux de restitution sonore avec des traitements particuliers bien connus de l'homme du métier. Par exemple, dans le cas illustré d'un enregistrement stéréophonique, il faut diffuser chacune des sources avec effets sur deux canaux, le canal droit et le canal gauche. L'ensemble des résultats des traitements panoramiques sont alors additionnés canal par canal pour obtenir un signal mixé représenté sur la ligne D. Le signal mixé est alors traité. Il subit par exemple des traitements linéaires comme des traitements de convolution (appelés traitement convolution dans la légende de la figure 1) ou des traitements linéaires instantanés et stationnaires (appelés traitement LIS dans la légende de la figure 1). Il peut également subir un traitement de compression de dynamique qui est un traitement non linéaire. En général, le traitement de compression de dynamique est le tout dernier traitement réalisé. C'est également en règle générale, le seul traitement non linéaire réalisé sur le signal mixé. On obtient alors le signal mixé traité représenté sur la ligne E. Ce signal mixé traité est prêt à être enregistré ou diffusé. On peut exprimer l'ensemble des traitements réalisés à partir par exemple des pistes de la ligne C de la figure 1 sous la forme d'équations mathématiques, à l'aide des notations ci-dessous : -l'ensemble des pistes au niveau de la ligne C de la figure 1 sont notés : t (n) , avec i représentant le numéro de la piste et j représentant le numéro du canal de restitution ; -un ensemble de pistes t (n) forment une source skisur le canal de restitution j, selon la formule s (n) =Eit (n) dans laquelle Ik est un ensemble d'entiers naturels représentaeun groupe de numéro de pistes ; -un traitement de convolution de formule c (n) sur le canal de restitution j est appliqué au signal mixé de la ligne D ; -un traitement non linéaire de formule n (n) sur le canal de restitution j est appliqué au résultat du traitement de convolution. Avec ces notations, on peut exprimer le signal mixé traité m (n) de la ligne E de la figure 1 sous la forme : ( n (n) c (n) * Et (n) (équation 1), dans laquelle (n) est la formule d'un traitement de compression de dynamique. La figure 2 illustre plus en détail la réalisation du traitement de compression de dynamique de formule (n) On reçoit en entrée un signal mixé d'entrée ayant subi depuis la ligne D un traitement de convolution c (n) et éventuellement un traitement linéaire instantané stationnaire qui le cas échéant peut être distribué sur les pistes. Ce signal mixé d'entrée a donc pour formule c (n) * E t (n Puis, on réalise une étape de détection dynamique sur le signal mixé d'entrée. Au cours de cette étape, on utilise un algorithme de calcul et des paramètres de réglages de la station audio-numérique pour déterminer un gain de compression g (n) correspondant au traitement de compression de dynamique de formule ri, (n) appliqué sur le signal mixé d'entrée. Ces paramètres et l'algorithme définissent la fonction ri, (n) . Les opérations réalisées par l'algorithme de calcul comprennent notamment un calcul de l'énergie locale du signal mixé d' entrée. Enfin, on applique le gain de compression g (n) au signal mixé d'entrée de formule c j(n)*Eit,,(n) pour obtenir le signal mixé traité m (n) . Le signal mixé traité m (n) est donc compressé dynamiquement. La figure 3 illustre un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Il permet d'obtenir après l'étape 3, un rés ltat similaire celui de la ligne E de la figure 1 d'équation m (n) = c (n) * Et (n) mais d'une manière différente. La figure 3 décrit un traitement réalisé sur des pistes t (n) représentées au niveau de la ligne C de la figure 1. Ce procédé peut par exemple être mise en oeuvre au moins en partie par une station audio-numérique. Le procédé est décrit pour un canal de restitution j. Cela étant, le procédé est identique pour chacun des canaux de restitution considérés. Le traitement de ce procédé comprend 5 étapes (étape 0, étape 1, étape 2, étape 3, étape 4) : -l'étape 0 est une étape d'application d'un traitement de convolution sur les pistes t (n) . En effet, le traitement de convolution est un traitement linéaire, on peut donc l'appliquer sur chacune des pistes t (n) puis réaliser le mixage au lieu de l'appliquer une seule fois sur le signal mixé de la ligne D de la figure 1 de formule Et 11(n). On obtient alors l'équation suivante dont le résultat est similaire à celui de l'équation 1 : mI (n) = nI (ni I (n)) (équation 2), dans laquelle j(n) =Ec j(n)* t ,(n) est un signal mixé d'entrée qui correspond au signal mixé d'entrée représenté sur la figure 1. -l'étape 1 est une étape de détermination d'un gain de compression du traitement de compression de dynamique n (n) de l'équation 2. Comme expliqué ci après la détermination d'un gain de compression du traitement de compression de dynamique de formule (n) appliqué sur le signal mixé d'entrée n (n) va permettre de rendre ce traitement de compression de dynamique linéaire. Par ailleurs, le gain de compression du traitement de compression de dynamique de formule n (n) appliqué sur le signal mixé d'entrée n (n) est identique au gain de compression g (n) (le gain de compression du traitement de formule n (n) appliqué sur le signal c (n) *Et ,,(n)) car le signal mixé d'entrée n (n) a une valeur identique au signal mixé d'entrée c (n) * Et (n) Le traitement de formule ni(n) est un traitement de compression de dynamique. C'est un traitement non linéaire et on ne peut donc pas le distribuer comme le traitement de convolution c (n) sur l'ensemble des pistes t (n) . Cela étant, le traitement de compression de dynamique de formule n (n) appliqué sur le signal mixé d'entrée (n) comprend une multiplication par le gain de compression g (n) Ainsi, si on détermine la valeur du gain de compression g (n) , il suffit de multiplier le signal mixé d'entrée n (n) par ce gain de compression g (n) pour obtenir le traitement de compression de dynamique selon la formule : ( n (n) = g (n) - c (n) * Et11(n) (équation 3), dans laquelle la multiplication par le gain g (n) est une opération linéaire qui peut donc être distribuée sur chaque piste t,j(n) formant le signal mixé sans changer le résultat final. Dans le mode de mise en oeuvre du procédé illustré sur la figure 3, on va utiliser pour déterminer le gain de compression g (n) , une étape de détection dynamique 11 effectuée sur le signal mixé d'entrée (n) . Cette étape 11 de détection dynamique utilise un algorithme de calcul et des paramètres de réglages de la station audio-numérique identiques à ceux qui ont déjà été utilisées pour l'étape illustrée sur la figure 2. On peut ainsi reproduire la fonction n (n) et déterminer exactement le gain de compression g (n) du traitement de compression de dynamique n (n) appliqué sur le signal mixé d'entrée th (n) . L'étape 2 comprend une étape de multiplication de chacune des pistes après convolution par le gain de compression de dynamique g (n) . Le traitement réalisé correspond à l'équation : t (n) = g (n) - (c (n) * t (n)) (équation 4) Avantageusement, le gain déterminé à l'étape 1 est stocké avant l'opération de multiplication de l'étape 2. En effet, dans le cas où le gain déterminé n'est pas stocké alors, la station audio-numérique doit comporter deux bus. A savoir, un bus avec le signal mixé relié à un bloc de détection dynamique et un bus avec la au moins une piste à multiplier. Au contraire, dans le cas où le gain est stocké seul un bus est suffisant puisque le gain stocké est directement multiplié avec le bus comportant la au moins une piste à multiplier. On peut alors utiliser une station audio-numérique plus simple. Les étapes 11 et 2 sont illustrées de manière plus détaillée sur la figure 5. Sur cette figure, on reçoit le signal mixé d'entrée de formule th i(n)=Eic (n)* t ,i(n) sur lequel on applique la détection dynamique 11 pour déterminer le gain de compression g (n) . Puis on multiplie au moins une piste par le gain de compression g (n) déterminé selon la formule : t (n) = g (n) - (c (n) * t (n)) . Le procédé de la figure 3 comprend en outre : -une étape 3 de sommation d'une partie au moins des pistes compressées dynamiquement selon la formule : m (n) =Ei 1 (n) (équation 5), sk (n) = E (n) 1E4 dans laquelle Ik est un ensemble d'entiers naturels représentant un groupe de numéro de pistes. -une étape 4 de séparation, au cours de laquelle on dispose d'informations numériques « info » sur des sources correspondants aux pistes du signal mixé de sortie selon l'équation 6 et on sépare dudit signal mixé m (n) au moins une des sources à l'aide des informations numériques « info ». Etant donné que la sommation (3) est réalisée en dernière étape, la séparation ne sera pas perturbée par les autres traitements, seule une soustraction est suffisante. La figure 6 illustre plus en détail le principe de l'étape 4 de séparation dans le cas simplifié d'un seul canal de restitution. Cela étant, l'homme du métier peut facilement étendre ce cas à un nombre quelconque de canaux de restitutions en reproduisant ce principe pour chacun des canaux de restitutions. L'ensemble des sources Si, S2, S3, S4 est mixé selon une étape appelée Mix à partir de laquelle on obtient un signal mixé. Ces sources peuvent comprendre une pluralité de pistes selon la formule : s k (n) = Et, (n) , 1E4 dans laquelle Ik est un ensemble d'entiers naturels représentant un groupe de numéro de pistes. On réalise alors une étape d'analyse et d'extraction AE sur chacune des sources et sur le signal mixé. On obtient à partir de cette étape AE, des informations numériques « info ». Puis, selon l'étape IS correspondant à l'étape 4, on reçoit les informations « info » et le signal mixé avec les différentes sources. Grâce aux informations « info », on peut alors séparer au moins une source du signal mixé en utilisant par exemple la soustraction. On peut par la suite remixer les sources séparées selon l'étape Re-Mix. dans laquelle (n) = g (n)-(c (n) * (n)) . On peut donc introduire une source image de la source s - k , Ski - (équation 6), La figure 4 illustre un autre mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Il se distingue de celui de la figure 3 par l'étape 1 qui comprend une étape d'estimation de gain de compression 12 au lieu de l'étape 11 de détection dynamique. Selon l'étape 12, on ne dispose plus de l'algorithme et des paramètres de réglage de la détection dynamique du traitement de compression dynamique de formule n (n) Il est donc prévu une estimation du gain de compression g (n) Pour cela on considère le calcul suivant qui permet d'obtenir un estimateur du gain de compression (n) à partir du rapport des énergies du signal mixé stocké et du signal mixé d'entrée, par exemple selon l'équation ci-dessous: \ (n)2 + H (n (n))2 g1 (n) = (équation 7), (n)2+ H(mi(n))2 dans laquelle la fonction H est une transformée d'Hilbert et ( dans laquelle n (n) = n Ec (n) * t (n) et th (n) = E c (n) * t (n) . REVENDICATIONS1. Procédé de traitement numérique sur un ensemble de pistes (t1J(n)) formant un signal sonore mixé d'entrée (n)) caractérisé en ce qu'il comprend pour au moins un canal de restitution sonore (j) dudit signal mixé d'entrée (mi (n)): - une étape de détermination (1) d'un gain de compression (g- i(n)) d'un traitement de compression de dynamique (ni(n)) appliqué sur ledit signal mixé d'entrée (mi (n)); et - une étape de multiplication (2) d'au moins une des pistes de l'ensemble des pistes (tij(n)) par le gain de compression (g 1(n)) déterminé, de manière à obtenir une piste compressée dynamiquement (n)) selon ledit traitement de compression de dynamique. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre une addition (3) des au moins une piste compressée dynamiquement (iij(n)) pour obtenir un signal mixé de sortie (mi (n))compressé dynamiquement. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le signal mixé d'entrée (mi (n))a subi un traitement de convolution (c i(n)) et on effectue (0) ledit traitement de convolution sur chacune des pistes (ti(n)) du signal mixé d'entrée. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel on dispose d'informations numériques (info) sur des sources correspondant aux pistes du signal mixé de sortie et le procédé comprend en outre une séparation (4) dudit signal mixé de sortie d'au moins une des sources à l'aide des informations numériques (info). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape de détermination du gain de compression (1) comprend une étape de détection dynamique (11) effectuée sur le signal mixé d'entrée, ladite étape de détection dynamique utilisant les paramètres de réglages et l'algorithme de calcul dudit traitement de compression de dynamique (ni(n)). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le gain de compression déterminé (gj(n)) est stocké avant l'étape de multiplication. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel un signal mixé stocké (m(n)) calculé à partir dudit traitement de compression de dynamique (n (n)) du signal mixé d'entrée est disponible et l'étape de détermination (1) du gain de compression comprend une étape d'estimation (12) du gain de compression à l'aide dudit signal mixé stocké (m(n)) et du signal mixé d'entrée (M(n)). 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ladite étape d'estimation (12) comprend une étape de division d'une fonction obtenue à partir dudit signal mixé stocké par une fonction obtenue à partir du signal mixé d'entrée pour obtenir un rapport des énergies du signal mixé stocké et du signal mixé d'entrée.