Brevet FR3052951A1 — publié le 20171222

PROCEDE ET SYSTEME POUR L'OPTIMISATION DU RENDU SONORE DE BASSES FREQUENCES D'UN SIGNAL AUDIO Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine du traitement du signal sonore. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un procédé et à un système pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio. Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique des procédés et des systèmes permettant d'améliorer le rendu sonore dans les fréquences basses. Au sens de la présente invention, on considère comme « basses fréquences » des fréquences inférieures à 150 Hz. On connaît dans l'état de la technique la demande internationale publiée sous le numéro WO 2013/068359 (ARKAMYS), qui se rapporte à un procédé de réduction de vibrations parasites d'un environnement d'un haut-parleur et à un dispositif de traitement associé. Cette invention de l'art antérieur concerne essentiellement un procédé de réduction de vibrations parasites d'un environnement d'un haut-parleur tout en permettant de conserver la perception de basses d'un signal électrique de son, dit signal sonore original, destiné à être diffusé après traitement par ledit haut-parleur ayant une fréquence de coupure, comportant les étapes suivantes : - identifier une bande de fréquences faisant entrer le haut-parleur en vibrations, dite bande fréquentielle vibratoire, - isoler une bande basses fréquences du signal sonore original ayant comme borne haute une fréquence proche de la fréquence de coupure du haut-parleur, - générer au moins un signal d'harmoniques à partir de la bande basses fréquences du signal sonore original isolé, - combiner le signal sonore original 3052951 2 et le signal d'harmoniques pour obtenir un signal recombiné, - supprimer la bande fréquentielle vibratoire du signal recombiné pour obtenir un signal diffusable par le haut-parleur. 5 On connaît également dans l'état de la technique des procédés consistant à faire varier le gain de manière statique, de manière à ajuster le signal audio dans les basses fréquences. Exposé de l'invention 10 La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé et un système pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio, en faisant varier de nombreux paramètres en fonction du volume d'écoute. 15 A cet effet, la présente invention concerne, dans son acception la plus générale, un procédé pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio, mettant en oeuvre des variations d'une pluralité de paramètres dudit signal audio en fonction du pas de volume dudit signal audio 20 choisi par un utilisateur, notamment des paramètres de filtrage, de compression, des paramètres liés aux harmoniques dudit signal audio, en cherchant à optimiser la dynamique et la bande passante dudit signal audio en fonction du volume, afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur. 25 Contrairement aux procédés et aux systèmes connus de l'état de la technique, le procédé selon la présente invention fait varier de nombreux paramètres du signal audio, ceci afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur. 3 0 Dans le cadre du procédé selon la présente invention, on cherche à optimiser la dynamique et la bande passante dudit signal audio en fonction du volume, afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur, à faible comme à fort volume, sans nuire à la tenue en puissance du système de reproduction dudit signal audio. 3052 95 1 3 Cette pluralité de paramètres est ajustée, puis stockée par l'homme du métier, puis appelée par le système de reproduction en fonction du pas de volume choisi par l'utilisateur. 5 Ainsi, on renforce la dynamique à faible niveau, tout en protégeant le système de reproduction à fort niveau. Cela permet ainsi d'améliorer la dynamique du signal basses fréquences perdue lors d'une écoute à faible niveau, du fait de l'effet loudness de l'oreille humaine, tout en protégeant les haut-parleurs à fort niveau. Ce dernier point permet une amélioration du brevet 10 précédemment cité WO 2013/068359 (ARKAMYS), en ce sens que les parasites peuvent se voir réduits à fort niveau, tout en optimisant la performance des haut-parleurs à faible niveau. Selon un mode de réalisation, lesdits paramètres sont compris dans le 15 groupe comportant : le taux de compression, le temps de relâchement, le temps d'attaque, le temps de retour, le seuil et la compensation de gain. De préférence, ledit procédé comporte une étape d'ajustement des caractéristiques d'un filtre passe-haut en fonction du niveau d'entrée dudit 20 signal audio. La présente invention se rapporte également à un système pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio, comportant des moyens pour faire varier une pluralité de paramètres dudit 25 signal audio, en fonction du pas de volume dudit signal audio choisi par un utilisateur, notamment des paramètres de filtrage, de compression, des paramètres liés aux harmoniques dudit signal audio, en cherchant à optimiser la dynamique et la bande passante dudit signal audio en fonction du volume, afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur. 30 Avantageusement, lesdits paramètres sont compris dans le groupe comportant : le taux de compression, le temps de relâchement, le temps d'attaque, le temps de retour, le seuil et la compensation de gain. 3052951 4 De préférence, ledit système comporte des moyens pour ajuster les caractéristiques dudit filtre passe-haut en fonction du niveau d'entrée dudit signal audio. 5 Brève description des dessins On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux Figures dans lesquelles : 10 - La Figure 1 illustre le système selon la présente invention, dans un mode de réalisation. Description détaillée des modes de réalisation de l'invention 15 La présente invention se rapporte à un procédé pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio, mettant en oeuvre des variations d'une pluralité de paramètres P1, P2, P3, ..., PN dudit signal audio en fonction du pas de volume V1, V2, ..., Vp dudit signal audio choisi par un utilisateur, notamment des paramètres de filtrage, de compression, des 20 paramètres liés aux harmoniques dudit signal audio, en cherchant à optimiser la dynamique et la bande passante dudit signal audio en fonction du volume, afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur. Contrairement aux procédés et aux systèmes connus de l'état de la 25 technique, le procédé selon la présente invention fait varier de nombreux paramètres du signal audio, ceci afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur. Dans le cadre du procédé selon la présente invention, on cherche à 3 0 optimiser la dynamique et la bande passante dudit signal audio en fonction du volume, afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur, à faible comme à fort volume, sans nuire à la tenue en puissance du système de reproduction dudit signal audio. 3052951 5 Cette pluralité de paramètres est ajustée, puis stockée par l'homme du métier, puis appelée par le système de reproduction en fonction du pas de volume choisi par l'utilisateur. 5 Ainsi, on renforce la dynamique à faible niveau, tout en protégeant le système de reproduction à fort niveau. Par exemple, pour une variation de volume allant de 0 (volume minimum = -100 dB d'atténuation) à 30 (volume maximal = 0 dB d'atténuation), on considère ici sept étapes d'ajustements des paramètres des éléments de la 10 Figure 1. Les paramètres intermédiaires sont ici interpolés. En référence à la Figure 1, on a le tableau suivant : iveau de volume 0 5 10 15 20 25 30 Paramètres 14 14x0 14x5 14x10 14x15 14x20 14x25 14x30 40 40x0 40x5 40x10 40x15 40x20 40x25 40x30 41 41x0 41x5 41x10 41x15 41x20 41x25 41x30 42 42x0 42x5 42x10 42x15 42x20 42x25 42x30 16 16x0 16x5 16x10 16x15 16x20 16x25 16x30 17 17x0 17x5 17x10 17x15 17x20 17x25 17x30 51 51x0 51x5 51x10 51x15 51x20 51x25 51x30 52 52x0 52x5 52x10 52x15 52x20 52x25 52x30 19 19x0 19x5 19x10 19x15 19x20 19x25 19x30 61 61x0 61x5 61x10 61x15 61x20 61x25 61x30 62 62x0 62x5 62x10 62x15 62x20 62x25 62x30 21 21x0 21x5 21x10 21x15 21x20 21x25 21x30 22 22x0 22x5 22x10 22x15 22x20 22x25 22x30 15 Tableau 1 On notera que les paramètres mentionnés en colonne gauche du Tableau 1 ci-dessus correspondent aux blocs représentés sur la Figure 1. 3052951 6 Si l'on considère trente étapes d'ajustements, alors à chaque pas de volume correspond une pluralité de paramètres (14x0, 14x1, 14x2, 14x3, etc.). 5 Dans un mode de réalisation, lesdits paramètres P1, P2, P3, ..., PN sont compris dans le groupe comportant : le taux de compression, le temps de relâchement, le temps d'attaque, le temps de retour, le seuil et la compensation de gain. 10 Dans un mode de réalisation, ledit procédé comporte une étape d'ajustement des caractéristiques dudit filtre passe-haut F en fonction du niveau d'entrée dudit signal audio. 15 La présente invention se rapporte également à un système pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio, comportant des moyens pour faire varier une pluralité de paramètres P1, P2, P3, ..., PN dudit signal audio, en fonction du pas de volume V1, V2, ..., Vp dudit signal audio choisi par un utilisateur, notamment des paramètres de filtrage, de 20 compression, des paramètres liés aux harmoniques dudit signal audio, en cherchant à optimiser la dynamique et la bande passante dudit signal audio en fonction du volume, afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur. Dans un mode de réalisation, lesdits paramètres P1, P2, P3, ..., PN sont 25 compris dans le groupe comportant : le taux de compression, le temps de relâchement, le temps d'attaque, le temps de retour, le seuil et la compensation de gain. Dans un mode de réalisation, ledit système comporte des moyens pour 3 0 ajuster les caractéristiques dudit filtre passe-haut F en fonction du niveau d'entrée dudit signal audio. La Figure 1 illustre le système selon la présente invention, dans un mode de réalisation. 3052951 7 On observe en Figure 1 que le système selon la présente invention comporte un signal d'entrée 10 et un signal de sortie 30. 5 Le signal d'entrée 10 est composé d'un canal gauche 11 et d'un canal droit 12. Le signal de sortie 30 est composé d'un canal avant gauche 31, d'un canal avant droit 32, d'un canal arrière gauche 33 et d'un canal arrière droit 34. 10 Le système selon la présente invention comporte un élément dit élément de « by-pass » 13, un module de retard 14 et un harmoniseur 15. Le système selon la présente invention comporte deux modules de gain : 15 un module dit module de « dry gain » 16 et un module dit module de « wet gain » 17. Le système selon la présente invention comporte également un module dit module de « crossover » 18, un second module de retard 19 et un bloc de 20 compression 20. Enfin, ledit système selon la présente invention comporte deux autres modules de gain, un module de gain avant de basse 21, et un module arrière de basse 22, ceci avant la sortie. 25 L'harmoniseur 15 est composé : - d'un filtre pré-harmoniques 40 de type IIR (« Infinite Impulse Response » en terminologie anglo-saxonne), constitué dans un exemple de réalisation de deux filtres passe-bas bi-quads 3 0 identiques ; - d'un générateur d'harmoniques 41 (si le signal d'entrée dans ce module est négatif, alors le signal de sortie de ce module est nul) ; et 3052951 8 - d'un filtre post-harmoniques 42 de type IIR (« Infinite Impulse Response » en terminologie anglo-saxonne), constitué dans un exemple de réalisation d'un filtre passe-haut bi-quad et de deux filtres passe-bas bi-quads identiques. 5 Le module dit module de « crossover » 18 est composé : - d'un sous-module dit module de « crossover high » 51 : un filtre de type IIR (« Infinite Impulse Response » en terminologie anglo-saxonne), constitué dans un exemple de réalisation de deux filtres 10 passe-haut bi-quads identiques ; et - d'un sous-module dit module de « crossover low » 52 : 51 : un filtre de type IIR (« Infinite Impulse Response » en terminologie anglo-saxonne), constitué dans un exemple de réalisation de deux filtres passe-bas bi-quads identiques. 15 Ledit bloc de compression 20 est composé : - d'un sous-module 61 dit « speaker cut » constitué d'un filtre biquad ; et - d'un autre sous-module 62, qui est un compresseur stéréo, comportant des paramètres ajustables comme le seuil, la pente 20 de compression, la pente d'expansion, le temps d'attaque, le temps de relâchement et la compensation de gain. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de 25 l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. REVENDICATIONS1. Procédé pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre des variations d'une pluralité de paramètres (P1, P2, P3, ..., PN) dudit signal audio en fonction du pas de volume (Vi, V2, ..., Vp) dudit signal audio choisi par un utilisateur, notamment des paramètres de filtrage, de compression, des paramètres liés aux harmoniques dudit signal audio, en cherchant à optimiser la dynamique et la bande passante dudit signal audio en fonction du volume, afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur. 2. Procédé pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits paramètres (P1, P2, P3, ..., PN) sont compris dans le groupe comportant : le taux de compression, le temps de relâchement, le temps d'attaque, le temps de retour, le seuil et la compensation de gain. 3. Procédé pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'ajustement des caractéristiques d'un filtre passe-haut (F) en fonction du niveau d'entrée dudit signal audio. 4. Système pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour faire varier une pluralité de paramètres (P1, P2, P3, ..., PN) dudit signal audio, en fonction du pas de volume (Vi, V2, ..., Vp) dudit signal audio choisi par un utilisateur, notamment des paramètres de filtrage, de compression, des paramètres liés aux harmoniques dudit signal audio, en cherchant à optimiser la dynamique et la bande passante dudit signal audio en fonction du volume, afin de fournir un rendu optimal pour l'utilisateur. 5. Système pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits paramètres (P1, P2, P3, ..., PN) sont compris dans le groupe comportant : 3052951 10 le taux de compression, le temps de relâchement, le temps d'attaque, le temps de retour, le seuil et la compensation de gain. 6. Système pour l'optimisation du rendu sonore de basses fréquences d'un signal audio selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il 5 comporte des moyens pour ajuster les caractéristiques d'un filtre passe- haut (F) en fonction du niveau d'entrée dudit signal audio.