Brevet FR3018020A1 — publié le 20150828

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de traitement du signal apte à détecter une continuité. Pour un signal, présentant une amplitude en fonction d'une variable, une continuité est un intervalle de la variable sur lequel l'amplitude reste constante. Pour un signal physique, tel un signal audio, où l'amplitude est une intensité sonore en fonction d'une variable qui est typiquement le temps, une telle continuité, si elle se prolonge quelque peu, est généralement indicative d'un défaut du signal. Une telle continuité est indicative d'au moins trois types de défaut. Selon un premier type de continuité, l'amplitude du signal reste égale à zéro, pendant une certaine durée. Ce type de continuité est nommé un « blanc ». Selon un deuxième type de continuité, l'amplitude du signal reste égale à l'amplitude minimale ou à l'amplitude maximale du signal, pendant une certaine durée. Ce type de continuité est nommé « écrêtage » ou « saturation ». Selon un troisième type de continuité, l'amplitude du signal reste égale à une amplitude quelconque, pendant une certaine durée. Ce type de continuité est typiquement lié à un blocage d'une mémoire numérique et est nommé « mémoire ». Il est connu pour détecter une continuité de type « blanc » de rechercher un minimum d'énergie sur le signal. Il est connu pour détecter une continuité de type « saturation » de mesurer la 20 distorsion d'un signal obtenu en sortie par rapport à un signal sinusoïdal en entrée. Ceci suppose cependant que l'on ait accès au signal d'entrée. La détection d'une continuité de type « mémoire » n'a, à ce jour, pas de solution automatique ou automatisable connue. Une continuité de type « mémoire » ne peut être détectée que par une analyse visuelle du signal, par un opérateur. 25 Bien que de causes différentes, ces trois types de continuité sont tous préjudiciables et il est avantageux de pouvoir les détecter, préférentiellement selon un procédé/dispositif fonctionnant automatiquement. Pour cela, l'invention concerne un procédé de détection pour détecter au moins une continuité dans un signal fonction du temps, et comprend les étapes 30 suivantes : - dérivation du signal par rapport au temps, - comparaison, en valeur absolue, du signal dérivé à une amplitude seuil, une continuité étant détectée lorsque le signal dérivé reste inférieur à l'amplitude seuil pendant au moins une durée seuil. 35 Selon une autre caractéristique, l'amplitude seuil est égale à une amplitude de bruit, apprise par observation en l'absence de signal, augmentée d'une marge. Selon une autre caractéristique, l'étape de comparaison débute par application au signal dérivé d'une valeur absolue. Selon une autre caractéristique, l'étape de comparaison comprend encore une étape de binarisation du signal dérivé, produisant un signal binarisé égal à une première valeur lorsque le signal dérivé est inférieur à l'amplitude seuil et égal à une deuxième valeur, différente de la première valeur, lorsque le signal dérivé est supérieur à l'amplitude seuil. Selon une autre caractéristique, l'étape de comparaison comprend encore une corrélation du signal binarisé avec un signal de test, comprenant une fenêtre glissante, 10 d'une largeur égale à la durée seuil, le signal de test étant égal à la première valeur dans la fenêtre et à la deuxième valeur en dehors de la fenêtre. Selon une autre caractéristique, une continuité est détectée lorsque la corrélation produit un résultat égal à la durée seuil. Selon une autre caractéristique, la première valeur est égale à « 0 » et la 15 deuxième valeur est égale à « 1 ». Selon une autre caractéristique, la fonction de corrélation est une multiplication. L'invention concerne encore un dispositif de traitement du signal apte à mettre en oeuvre un tel procédé de détection. 20 D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 présente schématiquement un signal à tester comprenant trois continuités, 25 - la figure 2 présente schématiquement un signal dérivé, issu du signal de la figure 1, - la figure 3 présente schématiquement un signal binarisé, issu du signal de la figure 2, - la figure 4 présente schématiquement un signal de test, 30 - la figure 5 présente schématiquement le résultat d'une corrélation du signal binarisé de la figure 3 avec le signal de test de la figure 4. La figure 1 présente schématiquement un signal 1 illustratif d'un signal à tester. Ce signal 1 peut comprendre au moins une continuité. Il est souhaité de lui appliquer l'invention pour réaliser une détection de ladite au moins une continuité. Un tel 35 signal 1 peut être issu de tout producteur, analogique ou numérique, tel un dispositif matériel et/ou logiciel apte à produire un signal 1, par création ou par modification d'un signal existant. Plus particulièrement l'invention concerne un signal audio. Le signal 1 de la figure 1 est représenté par une courbe cartésienne figurant une amplitude, en ordonnée, fonction d'une variable, en abscisse. La variable est, typiquement, le temps. Le signal 1 comprend une continuité 6, d'amplitude égale à 0, appelée continuité de type « blanc ». Le signal 1 comprend encore une autre continuité 7, d'amplitude égale à l'amplitude maximale du signal 1, soit ici 1.10-5, appelée continuité de type « saturation ». Le signal 1 comprend encore une autre continuité 8, d'amplitude quelconque, probablement causée par une mémoire bloquée, appelée continuité de type « mémoire ». Il est à noter cependant que la classification des continuités par type, n'est pas essentielle, et que toute continuité, indépendamment de sa cause, est traitée de la même manière par l'invention. Il reste possible, une fois l'invention appliquée et la détection d'une continuité réalisée, le cas échéant accompagnée d'une localisation temporelle de ladite continuité, de distinguer a posteriori le type de continuité en analysant à nouveau le signal 1 au regard des continuités détectées. Ainsi l'amplitude du signal 1 au droit d'une continuité détectée permet de déterminer simplement le type de continuité, parmi « blanc », « saturation » ou « mémoire ». Le procédé de détection de continuité comprend une étape importante de dérivation du signal 1 par rapport à la variable, soit typiquement par rapport au temps. Cette étape de dérivation produit, à partir du signal 1, un signal dérivé 2. La figure 2 présente un signal dérivé 2 issu du signal 1 par l'opération de dérivation. Cette étape conserve les continuités et ramène avantageusement toute continuité 6, 7, 8 à une amplitude sensiblement égale à zéro. Selon une deuxième étape, ledit signal dérivé 2 est ensuite comparé, en valeur absolue, à une amplitude seuil. Selon l'invention, une continuité 6-8 est alors 25 détectée lorsque le signal dérivé 2 reste inférieur à l'amplitude seuil pendant au moins une durée seuil. L'amplitude seuil est avantageusement proche de zéro. Théoriquement, après l'étape de dérivation, une continuité 6-8 est affectée, dans le signal dérivé 2, d'une amplitude nulle. Cependant, afin de tenir compte des imperfections d'un dispositif et/ou 30 d'un signal réel, il est préférentiellement toléré une amplitude seuil faible proche de zéro. Selon un premier mode de réalisation, l'amplitude seuil est déterminée par rapport à l'amplitude maximale du signal 1. Ainsi l'amplitude seuil peut être proportionnelle à l'amplitude maximale du signal 1. L'amplitude seuil peut être déterminée égale, par exemple, à l'amplitude maximale du signal 1 diminuée, préférentiellement 35 de 40 dB. Cependant cette approche n'est pas toujours satisfaisante. Il apparait plus intéressant de déterminer l'amplitude seuil par rapport à un bruit qui pourrait potentiellement modifier la valeur d'amplitude zéro. Aussi selon un mode de réalisation alternatif, l'amplitude seuil est déterminée égale à une amplitude de bruit augmentée d'une marge. Selon un mode de réalisation, le bruit peut être appris. Un tel apprentissage peut le cas échéant être réalisé en observant, en l'absence de signal 1. Ainsi si le signal 1 est obtenu par un dispositif producteur, le bruit peut être mesuré à la sortie du dispositif producteur lorsque le signal 1 est absent. Une phase d'observation/apprentissage, préalable au traitement de détection, permet alors avantageusement de mesurer une amplitude moyenne de bruit associée audit dispositif et au signal 1. L'amplitude seuil est ensuite obtenue en ajoutant à cette amplitude moyenne de bruit une marge de sécurité. Cette marge est avantageusement faible, préférentiellement de l'ordre de grandeur de l'imprécision de la mesure de bruit. A titre indicatif, une marge égale à 3 dB peut être utilisée. Il a été vu précédemment que l'amplitude du signal dérivé 2 était comparée 15 avec l'amplitude seuil en valeur absolue. Ceci revient à vérifier deux inégalités : que l'amplitude du signal dérivé 2 est inférieure à l'amplitude seuil et que l'amplitude du signal dérivé 2 est supérieure à l'opposé de l'amplitude seuil. Avantageusement, il est appliqué une étape préalable à la comparaison, transformant le signal dérivé 2 en un signal valeur absolue dudit signal dérivé. Ce signal 20 peut avantageusement être comparé uniquement à l'amplitude seuil et ne nécessite qu'une inégalité. La comparaison du signal dérivé 2, qui comprend ici le signal dérivé « brut » ou le signal valeur absolue du signal dérivé, avec l'amplitude seuil peut être réalisée par tout moyen. Cependant il est proposé un moyen de réalisation avantageux. 25 Selon ce mode, l'étape de comparaison comprend encore une étape de binarisation du signal dérivé 2 relativement à l'amplitude seuil. Cette étape de binarisation produit un signal binarisé 3. La figure 3 présente un signal binarisé 3 issu du signal dérivé 2 de la figure 2. L'opération de binarisation transforme un signal d'entrée, ici le signal dérivé 2, 30 en un signal binarisé 3, tel que l'amplitude du signal binarisé 3 est égale à une première valeur lorsque le signal d'entrée est inférieur à l'amplitude seuil, et est égale à une deuxième valeur, différente de la première valeur, lorsque le signal d'entrée est supérieur à l'amplitude seuil. La première valeur et la deuxième valeur peuvent être quelconques. 35 Avantageusement pour simplifier la réalisation de certains calculs ultérieurs, elles peuvent être égales respectivement aux deux valeurs binaires « 0 » et « 1 ». Selon un premier mode de réalisation la première valeur est égale à « 0 » et la deuxième valeur est égale à « 1 ». Selon un deuxième mode de réalisation préféré la première valeur est égale à « 1 » et la deuxième valeur est égale à « 0 ». Il est ensuite construit un signal de test 4, illustré à la figure 4. Ce signal de test 4 est un créneau. Il comprend une fenêtre 9, d'une largeur égale à la durée seuil. Le 5 signal de test 4 est égal à la première valeur dans la fenêtre 9 et à la deuxième valeur en dehors de la fenêtre 9. Ce signal de test 4 est utilisé pour réaliser une corrélation avec le signal binarisé 3 précédemment décrit, en faisant glisser ladite fenêtre 9 sur tout l'intervalle de temps du signal 1. La corrélation permet ici de produire un signal résultat 5, tel que celui illustré à la figure 5, issu de la corrélation du signal binarisé 3 de la figure 3 10 avec le signal de test 4 de la figure 4. Le signal résultat 5 présente une amplitude d'autant plus grande que le signal binarisé 3 reproduit la valeur du signal de test 4 dans la fenêtre 9. La valeur maximale de l'amplitude du signal résultat 5 est ainsi égale à la largeur de la fenêtre 9, soit égale à la durée seuil, lorsque le signal binarisé 3 se 15 superpose parfaitement avec le signal de test 4 dans la fenêtre 9. Lorsqu'il est vérifié qu'une amplitude résultat 5 est égale à la durée seuil, il peut être déduit que le signal binarisé 3 présente une valeur égale à la valeur du signal de test 4 pendant une durée au moins égale à la durée seuil. Il peut en être déduit que le signal initial 1 présente une continuité de durée au moins égale à la durée seuil à cet 20 instant. Il a été vu précédemment que selon un mode de réalisation préféré la première valeur est égale à « 1 » et la deuxième valeur est égale à « 0 », tant pour le signal binarisé 3 que pour le signal test 4. Ceci est avantageux en ce que dans ce cas particulier, la fonction de corrélation est la fonction multiplication. La multiplication par 25 « 0 » annule le signal en dehors de la fenêtre 9 et la multiplication par « 1 » détermine une intégrale du signal dans la fenêtre 9. Le signal résultat 5 de la figure 5 est illustratif d'une corrélation du signal binarisé 3 avec le signal de test 4. La durée seuil ou largeur de la fenêtre 9 est ici de 10. L'amplitude maximale du signal résultat 5 est donc égale à l'intégrale du signal test 4 et 30 donc égale à 10. Cette amplitude de 10 est atteinte une première fois au maximum 8', à l'instant 20. Ceci correspond à la continuité 8 du signal 1. Cette amplitude de 10 est atteinte une deuxième fois au maximum 7', à l'instant 50. Ceci correspond à la continuité 7 du signal 1. Il peut encore être remarqué que ce qui semble être une 35 continuité 6 sur le signal 1, ne produit pas une amplitude de 10 sur le signal résultat 5, mais seulement une pointe 6' présentant une amplitude de 5. Ceci est dû au fait que la « continuité » 6 du signal 1 ne dure pas assez longtemps, en ce que sa durée n'atteint pas la durée seuil. Aussi cette « continuité » du signal 1 n'est pas retenue et détectée par le procédé comme une continuité. Le pic 10 est un maximum local qui peut être vu comme un artefact du procédé. Le signal 1 ne présente aucune continuité dans cette zone. L'amplitude de 2 de ce pic 10, très éloignée de l'amplitude 10, ne risque pas de faire détecter une continuité. Le procédé décrit, et particulièrement dans ses modes de réalisation préférés, permet de manière robuste et efficace de détecter des continuités dont la durée est au moins égale à une durée seuil, il discrimine nettement les « continuités » plus courtes que la durée seuil, et ne saurait être trompée par des formes particulières du signal 1. L'invention concerne encore un dispositif apte à mettre en oeuvre le procédé de détection selon l'un quelconque des modes de réalisation précédemment décrits. Un tel dispositif peut être réalisé de manière matérielle électronique, logicielle ou toute combinaison des deux. Il peut ainsi, par exemple, être réalisé par un ordinateur programmé de manière adéquate, par un processeur de signal numérique (DSP, abréviation anglaise de « Digital Signal Processor »), par un câblage électronique, par un ASIC (abréviation anglaise de « Application Specific Integrated Circuit »), ou encore par un composant programmable tel un FPGA (abréviation anglaise de « Field-Programmable Gate Array »). Un tel dispositif reçoit en entrée un signal 1, et produit en sortie, du plus simple au plus complexe : un indicateur tout ou rien de détection d'au moins une continuité, un nombre de continuités détectées, un nombre de continuités détectées et pour chaque continuité sa position temporelle, un nombre de continuités détectées et pour chaque continuité sa position temporelle et sa durée. Le type parmi « blanc », « saturation » ou « mémoire » n'est pas directement produit par le procédé/dispositif. Cependant en connaissant, pour une continuité détectée, sa position temporelle (son abscisse), il est aisé, en reprenant le signal 1, de déterminer le type en fonction de l'amplitude correspondant à ladite position temporelle, sur le signal 1. Ainsi si l'amplitude du signal 1 vaut zéro, à la position temporelle correspondant à une continuité, la continuité est de type « blanc ». Si cette amplitude est égale à l'amplitude maximale ou à l'amplitude minimale du signal 1, la continuité est du type « saturation ». Si cette amplitude n'est égale ni à zéro, ni à l'amplitude maximale, ni à l'amplitude minimale, la continuité peut être considérée être du type « mémoire ». REVENDICATIONS1. Procédé de détection pour détecter au moins une continuité (6-8) dans un signal (1) fonction du temps, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - dérivation du signal (1) par rapport au temps, et - comparaison, en valeur absolue, du signal dérivé (2) à une amplitude seuil, une continuité (6-8) étant détectée lorsque le signal dérivé (2) reste inférieur à l'amplitude seuil pendant au moins une durée seuil. 2. Procédé selon la revendication 1, où l'amplitude seuil est égale à une amplitude de bruit, apprise par observation en l'absence de signal, augmentée d'une marge. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, où l'étape de comparaison débute par application au signal dérivé (2) d'une valeur absolue. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où l'étape de comparaison comprend encore une étape de binarisation du signal dérivé (2), produisant un signal binarisé (3) égal à une première valeur lorsque le signal dérivé (2) est inférieur à l'amplitude seuil et égal à une deuxième valeur, différente de la première valeur, lorsque le signal dérivé (2) est supérieur à l'amplitude seuil. 5. Procédé selon la revendication 4, où l'étape de comparaison comprend encore une corrélation du signal binarisé (3) avec un signal de test (4), comprenant une fenêtre (9) glissante, d'une largeur égale à la durée seuil, le signal de test (4) étant égal à 20 la première valeur dans la fenêtre (9) et à la deuxième valeur en dehors de la fenêtre (9). 6. Procédé selon la revendication 5, où une continuité (6-8) est détectée lorsque la corrélation produit un résultat (5) égal à la durée seuil. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, où la première valeur est égale à « 1 » et la deuxième valeur est égale à « 0 ». 25 8. Procédé selon la revendication 7, où la fonction de corrélation est une multiplication. 9. Dispositif de traitement du signal apte à mettre en oeuvre le procédé de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes.