Brevet FR3059507A1 — publié le 20180601

L'invention concerne le domaine de la synchronisation de signaux audio. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Comme les procédés de traitement numérique audio et 5 les procédés de traitement numérique vidéo sont différents et correspondent à des temps de traitement différents, il est nécessaire de synchroniser systématiquement le son et l'image produits par une source audio/vidéo et transmis à un dispositif de 10 restitution audio/vidéo. Ainsi, en référence à la figure 1, un signal audio/vidéo d'origine Say est transmis par un boîtier décodeur 1 (ou set-top box, en anglais) à un téléviseur 2, ici via un câble 3 de type HDMI. Le signal audio/vidéo 15 d'origine Say subit un traitement numérique de décodage audio 4 et un traitement numérique de décodage vidéo 5, qui produisent respectivement un signal audio et un signal image Si. Le signal audio subit en outre, suite au traitement numérique de décodage audio 4, un traitement 20 de synchronisation 6 pour être synchronisé avec le signal image Si. On obtient ainsi un signal audio Sal. Le signal image Si et le signal audio Sel sont alors restitués respectivement par l'écran du téléviseur 2 et par l'enceinte interne du téléviseur 2. 25 Le réglage du traitement de synchronisation 6 est soit constant et propre au téléviseur 2, soit réglable manuellement « à l'oreille » par l'utilisateur, soit basé sur la mesure d'un retard vidéo qui utilise une source lumineuse et un capteur de lumière. 30 Cependant, en référence à la figure 2, lorsque l'on utilise une enceinte externe au téléviseur 2, par exemple une barre de son 8, le retard At induit par le traitement numérique de décodage audio 9 pour produire le signal audio Sa2 que la barre de son 8 doit restituer n'est pas 35 nécessairement identique au retard induit par le 3059507 2 traitement numérique de décodage audio 4 pour produire le signal audio Sal que l'enceinte interne du téléviseur 2 doit restituer. Il convient donc de synchroniser ces signaux audio Sal, Sa2 pour éviter la survenue d'un décalage sonore désagréable. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de synchroniser efficacement un premier signal audio restitué par un premier dispositif de restitution audio et un deuxième signal audio restitué par un deuxième dispositif de restitution audio, le premier signal audio et le deuxième signal audio étant issus d'un même signal audio d'origine. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on propose, selon l'invention, un procédé de synchronisation d'un premier signal audio restitué par un premier dispositif de restitution sonore et d'un deuxième signal audio restitué par un deuxième dispositif de restitution sonore, le premier signal audio et le deuxième signal audio étant issus d'un même signal audio d'origine, le procédé comportant les étapes de : mesurer un signal sonore superposé résultant de la restitution du premier signal audio et du deuxième signal audio ; - réaliser un traitement sur le signal sonore superposé pour obtenir un premier signal traité, le traitement comprenant un calcul d'une fonction d'intercorrélation ou d'autocorrélation ; - estimer, à partir du premier signal traité, une valeur absolue d'un décalage temporel entre le premier signal audio et le deuxième signal audio ; modifier au moins une caractéristique du premier signal audio ou du deuxième signal audio ; mesurer à nouveau le signal sonore superposé ; réaliser à nouveau le traitement sur le signal 3059507 3 sonore superposé pour obtenir un deuxième signal traité ; - estimer le signe du décalage temporel à partir du deuxième signal traité ; - synchroniser le premier signal audio et le 5 deuxième signal audio en appliquant au premier signal audio ou au deuxième signal audio un temps de retard ou un temps d'avance correspondant au décalage temporel. L'utilisation d'une fonction d'intercorrélation ou d'autocorrélation et la prise en compte de l'effet, sur 10 la fonction d'intercorrélation ou d'autocorrélation, d'une modification d'une caractéristique du premier signal audio ou du deuxième signal audio, permettent de synchroniser de manière précise et efficace le premier signal audio et le deuxième signal audio. 15 On propose aussi un système comprenant une source audio/vidéo, un dispositif de restitution audio/vidéo, un premier dispositif de restitution sonore intégré dans le dispositif de restitution audio/vidéo, un deuxième dispositif de restitution sonore, et des moyens de 20 traitement dans lesquels sont mis en oeuvre le procédé de synchronisation tel que précédemment évoqué. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non 25 limitatifs de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 représente un boîtier décodeur, un 30 téléviseur, un signal image et un signal audio ; - la figure 2 représente un boîtier décodeur, un téléviseur, une barre de son, un signal image, un premier signal audio et un deuxième signal audio ; - la figure 3 est une figure équivalente à la 35 figure 2, un microphone étant intégré dans le boîtier 3059507 4 décodeur ; la figure d représente des étapes d'un procédé de synchronisation selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 5 - la figure 5 représente une fonction d'intercorrélation obtenue dans la situation de la figure 3 ; - la figure 6 est une figure équivalente à la figure 3, un gain étant appliqué sur un deuxième signal 10 audio ; - la figure 7 représente une fonction d'intercorrélation obtenue dans la situation de la figure 6 ; - la figure 8 est une figure équivalente à la 15 figure 3, dans laquelle le procédé de synchronisation selon le premier mode de réalisation de l'invention est mis en oeuvre ; - la figure 9 est une figure équivalente à la figure 2, un microphone étant intégré dans une 20 télécommande positionnée devant le téléviseur ; - la figure 10 représente des étapes du procédé de synchronisation selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 11 représente une fonction 25 d'autocorrélation obtenue dans la situation de la figure 9 ; - la figure 12 est une figure équivalente à la figure 9, un retard prédéterminé étant appliqué au deuxième signal audio ; 30 - la figure 13 représente une fonction d'autocorrélation obtenue dans la situation de la figure 12 ; la figure 14 est une figure équivalente à la figure 9, dans laquelle le procédé de synchronisation 35 selon le deuxième mode de réalisation de l'invention a 3059507 5 été mis en oeuvre ; - la figure 15 comporte deux graphiques sur lesquels sont représentées des courbes d'un deuxième signal audio, d'un deuxième signal audio retardé du 5 retard prédéterminé, d'un signal sonore superposé et d'un deuxième signal traité. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 3, le procédé de synchronisation selon un premier mode de réalisation est 10 mis en oeuvre dans un système comprenant un boîtier décodeur 10, un téléviseur 11 et une barre de son 12 positionnée sous le téléviseur 11. Le boîtier décodeur 10 comprend des premiers moyens de traitement 13. Le téléviseur 11 comprend des deuxièmes 15 moyens de traitement 14. La barre de son 12 comprend des troisièmes moyens de traitement 15. Le boîtier décodeur 10 est relié au téléviseur 11 et à la barre de son 12. Le boîtier décodeur 10 produit un signal audio/vidéo d'origine Sav, qui comprend un signal 20 audio d'origine et un signal image d'origine. Un microphone 16 est intégré dans le boîtier décodeur 10. Le signal audio/vidéo d'origine Sav est transmis par le boîtier décodeur 10 au téléviseur 11 via un câble 17 de type HDMI. Les deuxièmes moyens de traitement 14 du 25 téléviseur 11 mettent en oeuvre sur le signal audio/vidéo d'origine Sav un traitement numérique de décodage audio 18 et un traitement numérique de décodage vidéo 19, qui produisent respectivement un signal audio et un signal image Si. Le signal audio subit en outre, suite au 30 traitement numérique de décodage audio 18, un traitement de synchronisation 21 pour être synchronisé avec le signal image Si. On obtient ainsi un premier signal audio Sal. Le signal audio d'origine est par ailleurs transmis 35 par le boîtier décodeur 10 à la barre de son 12 via une 3059507 6 liaison par fibre optique 22 (une autre liaison pourrait être utilisée, par exemple une liaison filaire quelconque ou une liaison sans fil quelconque). Les troisièmes moyens de traitement 15 mettent en oeuvre sur le signal 5 audio d'origine un traitement numérique de décodage audio 23 qui produit un deuxième signal audio Sa2. L'enceinte du téléviseur 11 restitue ainsi le premier signal audio Sal, et la barre de son 12 restitue ainsi le deuxième signal audio Sa2, le premier signal 10 audio Sal et le deuxième signal audio Sa2 étant tous deux issus d'un même signal audio d'origine inclus dans le signal audio/vidéo d'origine Sav. Le microphone 16 du boîtier décodeur 10 acquiert le signal sonore superposé résultant de la restitution du 15 premier signal audio Sal et du deuxième signal audio Sa2. Les premiers moyens de traitement 13 du boîtier décodeur 10 mesurent et échantillonnent le signal sonore superposé. Les premiers moyens de traitement 13 du boîtier décodeur 10 mesurent et échantillonnent par 20 ailleurs le signal audio d'origine (étape El du procédé de synchronisation selon le premier mode de réalisation de l'invention, visible sur la figure 4). Puis, en référence à la figure 5, les premiers moyens de traitement 13 calculent une fonction 25 d'intercorrélation du signal sonore superposé par le signal audio d'origine (étape E2), et obtiennent un premier signal traité Stl. On rappelle que, de manière générale, la fonction d'intercorrélation du signal x(t) par le signal y(t) est 30 définie par : (r) x(i)r(t r)dt Le premier signal traité Stl comporte deux pics P1, P2. L'un des pics P1 correspond au premier signal audio 3059507 7 Sal, et l'autre des pics P2 correspond au deuxième signal audio Sa2. Les premiers moyens de traitement 13 mesurent alors la position temporelle et l'amplitude de chaque pic Pl, P2 (étape E3). 5 Les premiers moyens de traitement 13 calculent aussi l'écart temporel entre les deux pics Pl, P2, qui est égale à la valeur absolue lAtl du décalage temporel At entre le premier signal audio Sal et le deuxième signal audio Sa2 (étape E4). 10 Pour déterminer le signe du décalage temporel et donc pour définir si le premier signal audio Sal est en avance sur le deuxième signal audio Sa2, ou bien, au contraire, si le deuxième signal audio Sa2 est en avance sur le premier signal audio Sal, les premiers moyens de 15 traitement 13 agissent de la manière suivante. En référence à la figure 6, les premiers moyens de traitement 13 appliquent ponctuellement un gain G à une amplitude du deuxième signal audio Sa2. Le gain G est en l'occurrence appliqué à chaque changement de chaîne, 20 pendant quelques millisecondes (étape E5). Puis, le microphone 16 du boîtier décodeur 10 acquiert à nouveau le signal sonore superposé résultant de la restitution du premier signal audio Sal et du deuxième signal audio Sa2. Les premiers moyens de 25 traitement 13 mesurent et échantillonnent à nouveau le signal sonore superposé. Les premiers moyens de traitement 13 mesurent et échantillonnent par ailleurs à nouveau le signal audio d'origine (étape E6). En référence à la figure 7, les premiers moyens de 30 traitement 13 calculent à nouveau une fonction d'intercorrélation du signal sonore superposé par le signal audio d'origine, et obtiennent un deuxième signal traité St2 (étape E7). Les premiers moyens de traitement 13 mesurent alors 35 à nouveau l'amplitude de chaque pic P1, P2 du deuxième 3059507 8 signal traité St2 (étape E8). Parmi l'un des deux pics Pl, P2, un pic modifié P2 présente une amplitude qui a été modifiée dans le deuxième signal traité St2 d'une valeur équivalente au 5 gain G par rapport à son amplitude dans le premier signal traité Stl. Le pic modifié P2 correspond au deuxième signal audio Sa2, auquel le gain G a été appliqué par les premiers moyens de traitement 13. Les premiers moyens de traitement 13 estiment ainsi 10 le signe du décalage temporel At, et donc le décalage temporel At lui-même (étape E9). Le premier signal audio Sal et le deuxième signal audio Sa2 sont alors synchronisés en appliquant au deuxième signal audio Sa2 un temps de retard ou un temps 15 d'avance correspondant au décalage temporel At (étape E10). En référence à la figure 9, le procédé de synchronisation selon un deuxième mode de réalisation est mis en oeuvre dans un système comprenant un boîtier 20 décodeur 30, un téléviseur 31 et une barre de son 32 positionnée sous le téléviseur 31. Le boîtier décodeur 30 comprend des premiers moyens de traitement 33. Le téléviseur 31 comprend des deuxièmes moyens de traitement 34. La barre de son 32 comprend des 25 troisièmes moyens de traitement 35. Le boîtier décodeur 30 est relié au téléviseur 31 et à la barre de son 32. Le boîtier décodeur 30 produit un signal audio/vidéo d'origine Sav, qui comprend un signal audio d'origine et un signal image d'origine. 30 Un microphone 36 est intégré dans une télécommande 40, qui est ici située devant le téléviseur 31. La télécommande comporte des quatrièmes moyens de traitement 60. La télécommande 40 et le boîtier décodeur 30 35 communiquent entre eux via une liaison sans fil 61. 3059507 9 Le signal audio/vidéo d'origine Sav est transmis par le boîtier décodeur 30 au téléviseur 31 via un câble 37 de type HDMI. Les deuxièmes moyens de traitement 34 du téléviseur 31 mettent en oeuvre sur le signal audio/vidéo 5 d'origine Sav un traitement numérique de décodage audio 38 et un traitement numérique de décodage vidéo 39, qui produisent respectivement un signal audio et un signal image Si. Le signal audio subit en outre, suite au traitement numérique de décodage audio 38, un traitement 10 de synchronisation 41 pour être synchronisé avec le signal image Si. On obtient ainsi un premier signal audio Sal. Le signal audio d'origine est par ailleurs transmis par le boîtier décodeur 30 à la barre de son 32 via une 15 liaison par fibre optique 42 (une autre liaison pourrait être utilisée, par exemple une liaison filaire quelconque ou une liaison sans fil quelconque). Les troisièmes moyens de traitement 35 mettent en oeuvre sur le signal audio d'origine un traitement numérique de décodage audio 20 43 qui produit un deuxième signal audio Sa2. L'enceinte du téléviseur 31 restitue ainsi le premier signal audio Sal, et la barre de son 32 restitue ainsi le deuxième signal audio Sa2, le premier signal audio Sel et le deuxième signal audio Sa2 étant tous deux 25 issus d'un même signal audio d'origine compris dans le signal audio/vidéo d'origine Sav. Le microphone 36 de la télécommande 40 acquiert le signal sonore superposé résultant de la restitution du premier signal audio Sel et du deuxième signal audio Sa2. 30 Les quatrièmes moyens de traitement 60 de la télécommande mesurent et échantillonnent le signal sonore superposé (étape El du procédé de synchronisation selon le premier mode de réalisation de l'invention, visible sur la figure 10). 35 Puis, en référence à la figure 11, les quatrièmes 3059507 10 moyens de traitement 60 calculent une fonction d'autocorrélation du signal sonore superposé (étape E2), et obtiennent un premier signal traité Stl. On rappelle que, de manière générale, la fonction 5 d'autocorrélation du signal x(t) est définie par : tc, cxx(r) = x(Ox(t -T)dt Le premier signal traité Stl comporte un pic P. Les quatrièmes moyens de traitement 60 mesurent alors la position temporelle et l'amplitude du pic P (étape E3). La valeur absolue de la position temporelle du pic P 10 est égale à la valeur absolue lAti du décalage temporel At entre le premier signal audio Sal et le deuxième signal audio Sa2 (étape E4). Pour déterminer le signe du décalage temporel At et donc pour définir si le premier signal audio Sal est en 15 avance sur le deuxième signal audio Sa2, ou bien, au contraire, si le deuxième signal audio Sa2 est en avance sur le premier signal audio Sal, les quatrièmes moyens de traitement 60 et les premiers moyens de traitement 33 du boîtier décodeur 30 agissent de la manière suivante. 20 En référence à la figure 12, les premiers moyens de traitement 13 appliquent ponctuellement un retard prédéterminé 00 au deuxième signal audio Sa2. Le retard prédéterminé 00 est en l'occurrence appliqué à chaque changement de chaîne, pendant quelques millisecondes 25 (étape E5). Puis, le microphone 36 de la télécommande 40 acquiert à nouveau le signal sonore superposé résultant de la restitution du premier signal audio Sal et du deuxième signal audio Sa2. Les quatrièmes moyens de 30 traitement 60 mesurent et échantillonnent à nouveau le signal sonore superposé (étape E6). En référence à la figure 13, les quatrième moyens de 3059507 11 traitement 60 calculent à nouveau une fonction d'autocorrélation du signal sonore superposé (étape E7), et obtiennent un deuxième signal traité St2. Les quatrièmes moyens de traitement 60 mesurent 5 alors à nouveau la position temporelle du pic P (étape E8). Un signe du décalage temporel est obtenu en déterminant un sens de déplacement S du pic P dans le deuxième signal traité St2 par rapport au premier signal traité Stl. 10 Les quatrièmes moyens de traitement 60 estiment ainsi le signe du décalage temporel At, et donc le décalage temporel At lui-même (étape E9). Les quatrièmes moyens de traitement 60 transmettent alors la valeur du décalage temporel At aux premiers 15 moyens de traitement 33 du boîtier décodeur 30 via la liaison sans fil 61. Le premier signal audio Sal et le deuxième signal audio Sa2 sont alors synchronisés en appliquant au deuxième signal audio Sa2 un temps de retard ou un temps 20 d'avance correspondant au décalage temporel At. La figure 15, sur laquelle sont représentées des courbes obtenues par simulation, illustre la mise en oeuvre du procédé de synchronisation selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. 25 On distingue sur la figure 15 le premier signal audio Sal, le deuxième signal audio Sa2, le signal sonore superposé Sup, et le premier signal traité Stl obtenu par la fonction d'autocorrélation. On voit que le deuxième signal audio Sa2 présente un décalage temporel de 100ms 30 par rapport au premier signal audio Sal. On voit aussi que la position temporelle du pic P, égale à 100ms, correspond bien au décalage temporel. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante 35 entrant dans le champ de l'invention telle que définie 3059507 12 par les revendications. On a ici évoqué des premiers, deuxièmes et troisièmes moyens de traitement pour le premier mode de réalisation du procédé de synchronisation selon 5 l'invention, et des premiers, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes moyens de traitement pour le deuxième mode de réalisation du procédé de synchronisation selon l'invention. On note que ces moyens de traitement peuvent être positionnés différemment, par exemple dans un ou 10 plusieurs boîtiers additionnels reliés par des liaisons quelconques au boîtier décodeur et/ou au téléviseur et/ou à la barre de son et/ou à la télécommande. Dans les deux modes de réalisation, le microphone pourrait être positionné différemment (par exemple, dans 15 le boîtier décodeur dans le cas du deuxième mode de réalisation). Bien que le gain et le retard prédéterminé soient ici appliqués au deuxième signal audio, le gain et/ou le retard prédéterminé peuvent être appliqués au premier 20 signal audio. On précise que par « gain », on entend un gain positif ou négatif, et que par « retard prédéterminé », on entend un décalage temporel prédéterminé positif ou négatif (c'est-à-dire un temps d'avance prédéterminé ou 25 un temps de retard prédéterminé). REVENDICATIONS1. Procédé de synchronisation d'un premier signal audio (Sal) restitué par un premier dispositif de restitution sonore (11 ; 31) et d'un deuxième signal audio (Sa2) restitué par un deuxième dispositif de restitution sonore (12 ; 32), le premier signal audio et le deuxième signal audio étant issus d'un même signal audio d'origine, le procédé comportant les étapes de : - mesurer un signal sonore superposé (Sup) résultant de la restitution du premier signal audio et du deuxième signal audio ; réaliser un traitement sur le signal sonore superposé pour obtenir un premier signal traité (Stl), le 15 traitement comprenant un calcul d'une fonction d'intercorrélation ou d'autocorrélation ; - estimer, à partir du premier signal traité, une valeur absolue d'un décalage temporel (At) entre le premier signal audio et le deuxième signal audio ; 20 - modifier au moins une caractéristique du premier signal audio ou du deuxième signal audio ; - mesurer à nouveau le signal sonore superposé ; - réaliser à nouveau le traitement sur le signal sonore superposé pour obtenir un deuxième signal traité 25 (St2) ; - estimer le signe du décalage temporel à partir du deuxième signal traité ; - synchroniser le premier signal audio et le deuxième signal audio en appliquant au premier signal 30 audio ou au deuxième signal audio un temps de retard ou un temps d'avance correspondant au décalage temporel. 2. Procédé de synchronisation selon la revendication 1, dans lequel le premier dispositif de restitution sonore est intégré dans un dispositif de 35 restitution audio/vidéo, et dans lequel le signal audio 3059507 14 d'origine est inclus dans un signal audio/vidéo d'origine produit par une source audio/vidéo reliée au dispositif de restitution audio/vidéo et au deuxième dispositif de restitution sonore. 5 3. Procédé de synchronisation selon la revendication 1, dans lequel le traitement consiste à calculer une fonction d'intercorrélation entre le signal sonore superposé et le signal sonore d'origine, et dans lequel la valeur absolue du décalage temporel (At) est 10 obtenue à partir d'un écart temporel entre deux pics (Pl, P2) du premier signal traité. 4. Procédé de synchronisation selon la revendication 3, dans lequel la modification d'au moins une caractéristique du premier signal audio ou du deuxième signal audio consiste à appliquer ponctuellement un gain (G) à une amplitude du premier signal audio ou du deuxième signal audio. 5. Procédé de synchronisation selon la revendication 4, dans lequel un signe du décalage temporel est obtenu en identifiant, parmi les deux pics du premier signal traité, un pic modifié (P2) dont l'amplitude a été modifiée dans le deuxième signal traité d'une valeur équivalente au gain par rapport à son amplitude dans le premier signal traité. 6. Procédé de synchronisation selon la revendication 1, dans lequel le traitement consiste à calculer une fonction d'autocorrélation du signal sonore superposé, et dans lequel la valeur absolue du décalage temporel (At) est obtenue à partir de la position d'un pic du premier signal traité. 7. Procédé de synchronisation selon la revendication 6, dans lequel la modification d'au moins une caractéristique du premier signal audio ou du deuxième signal audio consiste à appliquer ponctuellement un retard prédéterminé (e0) au premier signal audio ou au 3059507 15 deuxième signal audio. 8. Procédé de synchronisation selon la revendication 7, dans lequel un signe du décalage temporel est obtenu en déterminant un sens de déplacement 5 du pic dans le deuxième signal traité par rapport au premier signal traité. 9. Système comprenant une source audio/vidéo (10 ; 30), un dispositif de restitution audio/vidéo (11 ; 31), un premier dispositif de restitution sonore intégré 10 dans le dispositif de restitution audio/vidéo, un deuxième dispositif de restitution sonore (12 ; 32), et des moyens de traitement dans lesquels est mis en oeuvre le procédé de synchronisation selon l'une des revendications précédentes. 15 10. Système selon la revendication 9, dans lequel la source audio/vidéo est un boîtier décodeur, le dispositif de restitution audio/vidéo est un téléviseur, et le deuxième dispositif de restitution sonore est une enceinte externe telle qu'une barre de son. 20 11. Boîtier décodeur comprenant un microphone, des moyens de connexion à un premier dispositif de restitution sonore et à un deuxième dispositif de restitution sonore, et des moyens de traitement dans lesquels est mis en oeuvre le procédé de synchronisation 25 selon l'une des revendications 1 à 8. 12. Programme d'ordinateur comprenant des instructions pour mettre en oeuvre, par un boîtier décodeur, le procédé de synchronisation selon l'une des revendications 1 à 8. 30 13. Moyens de stockage, caractérisés en ce qu'ils stockent un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour mettre en oeuvre, par un boîtier décodeur, le procédé de synchronisation selon l'une des revendications 1 à 8. 35