Brevet FR3087599A1 — publié le 20200424

Description Titre de l'invention : Procédé de classification du niveau. de bruit d'un signal audio Domaine technique [00011 La présente invention se rapporte de manière générale au test des performances du système de réception radio d'un véhicule automobile, et plus particulièrement à la classification du niveau de bruit d'un signal audio capté par le système de réception radio. Technique antérieure [00021 Les véhicules automobiles sont généralement équipés de systèmes de réception radio, pour le divertissement ou l'information du conducteur et des passagers (par exemple pour écouter de la musique ou des stations d'information), et/ou pour la réception d'infomaation de. services (par exemple. de l'information sur le trafic), etiou pour la communication du véhcule avec des équipements fixes ou mobiles. [00031 Ces systèmes permettent de capter des signaux radiofréquences émis par des sources environnantes, et qui portent des informations destinées à être reçues par le conducteur et les éventuels passagers du véhicule. II s'agit par exemple de signaux de type radio FM qui sont ensuite convertis en signaux audios pour être transmis à des haut-parleurs embarqués du véhicule, lesquels retransmettent à leur tour un signal audio perceptible par le conducteur ou les passagers. [00041 Outre la qualité. intrinsèque des composants de tels systèmes, leurs performances peuvent être liées à des facteurs variés agencement des composants au sein du véhicule, vitesse de roulage du véhicule, environnement d'utilisation (milieu urbain ou péri-urbain, zone de montagne, par exemple), etc. C'est pourquoi, it est essentiel de pouvoir tester les performances de ces systèmes et en particulier de pouvoir les tester en conditions réelles de fonctionnement. En effet, finalement, la qualité du signal audio perçue par le conducteur est le reflet direct du niveau de performances du système de réception radio lors de l'utilisation du véhicule en conditions réelles. [00051 Le document EP 1093245 divulgue un procédé de test de la qualité des composants d'un système de réception radio d'un véhicule. Ce procédé repose sur l'utilisation de deux véhicules test comprenant chacun un composant à tester et un dispositif d'enregistrement propre. Les deux véhicules roulent sur une même route et font l'acquisition de signaux au cours de leur trajet qui sont comparés pour en déduire le niveau de performances du système testé, [0006; De manière générale, les approches connues visant à tester les performances d'un système de réception radio dans un prototype de véhicule implique plusieurs opérateurs, ou testeurs. Ces personnes prennent place dans plusieurs véhicules, et écoutent, analysent et comparent ensuite la qualité d'un signal audio reçu dans un véhicule sous test avec celle d'un signal reçu dans un véhicule de référence qui circule en même temps sur la même portion de route. Les performances sont donc établies sur la hase des perceptions subjectives des testeurs se trouvant dans le véhicule sous test, qui sont évaluées et comparées en temps réel avec les perceptions subjectives des testeurs se trouvant dans le véhicule de référence, tous ces testeurs communiquant entre eux en temps réel, par exemple par Talkie-Walkie ou par téléphone portable. [0007] Une telle approche comporte des limitations importantes. En premier lieu, elle suppose une grande homogénéité de la perception respective de la qualité audio par les différents testeurs. La pertinence de la comparaison peut sinon être peu significative. En outre, il est nécessaire de former du personnel ayant les compétences techniques nécessaires pour analyser de tels signaux. Une telle formation peut s'avérer complexe et coûteuse. De plus, les ressources mobilisées sont importantes. Typiquement, pour le test d'une antenne radio FM, deux véhicules sont utilisés et doivent chacun rouler environ 75 kms pendant environ une heure pour obtenir des résultats pertinents. Enfin, de tel tests ne sont réalisés qu'en temps réel. Aucun enregistrement des signaux testés n'est réalisé. De ce fait, les tests ne sont pas reproductibles. Ils ne sont réalisés qu'une seule fois. S'ils sont répétés par exemple après avoir modifié l'implantation de tel ou tel composant de la chaîne de réception dans le véhicule, il n'existe aucune garantie que les mêmes conditions de test pourront être retrouvées pour évaluer l'amélioration (ou la dégradation) de la situation avec pertinence et objectivité. Résumé de l'invention [00 L'invention vise à supprimer, ou du moins atténuer, tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur précités, 1,00099 A cet effet, un premier aspect de l'invention propose un procédé de classification du niveau de bruit d'un signal audio pour le test de la qualité de réception radio d'un système audio de véhiculé automobile sous test, ledit procédé comprenant les étapes suivantes, réalisées par une unité de traitement [001011 la réception d'un signal audio de test ; la génération à partir du signai audio de test d'un vecteur de caractéristiques ayant un nombre déterminé de composantes correspondant à des caractéristiques déterminées respectives du signal audio de test ; et, la détermination, sur la base des composantes du vecteur de caractéristiques du signal audio de test et sur la base en outre d'un modèle de prédiction associant des composantes données de vecteurs de caractéristiques avec des étiquettes caractérisant le niveau de bruit d'un signal audio correspondant, d'une étiquette caractérisant le niveau de bruit du signal audio de test. )011] Grâce. à l'invention, il est possible de tester le niveau de performances d'un système de réception radio d'un véhicule automobile en réalisant la classification du niveau de bruit de signaux audits reçus par le véhicule concerné. En particulier, le procédé selon l'invention perenct l'enregistrement de signaux et la reproductibilité des tests, limite les ressources nécessaires à la réalisation des tests et n'implique pas de formation complexe d'un personnel destiné à réaliser les tests. [00121 Des modes de réalisation pris isolément ou en combinaison, prévoient en outre que [001] - le procédé comprend en outre, clans une phase d'apprentissage préalable [0014] la réception d'au moins un signal audio pré-enregistré, associé à une étiquette donnée caractérisant un niveau de bruit déterminé dudit signal audio enregistré ; la génération à partir de chaque signal audio pré-enregistré d'un vecteur de caractéristiques avec un nombre déterminé de composantes correspondant à des caractéristiques déterminées du signal audio pré-enregistré ; et, l'utilisation de chaque vecteur de caractéristiques et de son étiquette associée comme données d'entrée d'un algorithme d'apprentissage automatique, et la création, par l'algorithme d'apprentissage automatique, d'un modèle de prédiction associant des composantes données de vecteurs de caractéristiques avec des étiquettes données caractérisant un niveau de bruit déterminé. [0015] - le signai audio de test est obtenu à partir d'un signal radiofréquence. effectivement reçu par une antenne du véhicule automobile et effectivement converti en signal audio par le tuner dudit véhicule automobile, et fourni à l'unité de traitement ; [001.6 - le signai audio de test qui est obtenu après conversion du signai radiofréquence par le tuner du véhicule automobile, est stocké dans une mémoire et transmis à l'unité de traitement après l'écoulement d'une durée déterminée ; [00171 - chaque signal audio a une durée déterminée égaie à quelques secondes, notamment comprise entre 3 et 8 secondes, par exemple égale à 5 secondes ; [ )0181 conversion d'un signal audio, réceptionné par l'unité de traitement, en un vecteur de caractéristiques avec un nombre détei tinté de composantes correspondant à des ca- ractéristiques déterminées du signal audio, est réalisée selon une méthode de traitement du signal audio consistant à calculer un cepstre de type « tLfelfrequency » à partir du signal audio, et dans lequel les composantes du vecteur de caractéristiques correspondent aux coefficients cepstraux calculés ; [00191 - le nombre déterminé de composantes d'un vecteur de caractéristiques est un nombre compris entre 150 et 200, par exemple égal à 193 etiou les étiquettes données caractérisant un niveau de bruit déterminé sont comprises une liste de valeurs pré-définies en nombre compris entre 6 et 10, par exemple égal à 6 (par exemple dans la aucun parasite », u très léger- parasite », « léger parasite >>, « parasite », « parasite important », « parasite très important ») ; [0020] - lors de l'étape de détermination d'une étiquette caractérisant le niveau de bruit d'un signal audio de test, l'unité de traitement détermine en outre un indice, dit indice de confiance, dont la valeur reflète la précision du modèle de prédiction pour ledit signal audio de test. [0021] Dans un second aspect, l'invention concerne également une unité de traitement, comprenant des moyens logiciels pour exécuter toutes les étapes du procédé selon le premier aspect ci-dessus, )022) Un dernier aspect de l'invention se rapporte à un véhicule automobile comprenant une unité de traitement selon le second aspect. Brève description des dessins [0023] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la. lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexes sur lesquels [0074] [lai 1] est un schéma-bloc illustrant les interactions fonctionnelles entre les différents éléments impliqués dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; [0025] ltig.2] est un diagramme font; mnel illustra des modes de n e en oeuvre du procédC, selon l'invention ; )026 est un diagramme d'étapes illustrant es de mise en oeuvre du procédé selon ,en n ; et, [0027] If ig.4] est un graphe donnant un exemple de si al de test tL, 'utilisé pour la mise en oeuvre du procédé scion l'invention. Description détaillée de modes de réalisation [0028] Dans la description de modes de réalisation qui va suivre et dans les Figures des dessins annexés, les mêmes éléments ou des éléments similaires portent les mêmes ré-férences numériques aux dessins, [0029] En référence à la figure 1, il va mai criant être décrit un exemple de dispositif au sein duquel le procédé de classification selon l'invention peut être mis en oeuvre. Le schéma-bloc de la figure 1 illustre. les interactions fonctionnelles entre les différents éléments impliqués dans cette mise en oeuvre. [0030] Comme il a déjà été dit plus haut, le procédé permet de tester les performances du système de réception radio d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, le procédé permel d'établir la classification du niveau de bruit pour différents signaux audio eux- mêmes obtenus à partir de signaux radiofréquence captés par la chaîne de réception radio véhicule, Ainsi, dans l'exemple représenté, le véhicule automobile 103 capte, par l'intermédiaire d'une antenne de réception embarquée, un signal radiofréquence 102. Typiquement, il s'agit d'un signal de type radio FM (pour « F ruant? nu y Modulai ion ») qui porte le signal audio d'intérêt. Un tel signal radiofréquence peut avoir été émis, par exemple, par une antenne relais ou relais hertzien 101, ou par tout autre dispositif d'émission de signaux radiofréquences. Dans différents modes de mise en oeuvre du procédé, l'antenne de réception du véhicule automobile est intégrée ou non à un tuner- 104 du véhicule. Dans tous les cas, un tel tuner 104 récupère le signal radiofréquence et le convertit en un signal audio. Dans une utilisation classique, c'est ce signal audio qui est transmis à des haut-parleurs du véhicule qui émettent finalement le son perceptible par le conducteur et les passagers du véhicule. [0031] Afin de mettre en oeuvre les différentes étapes du procédé, le signai audio ainsi fourni par le tuner 104 peut être soit transmis directement à l'unité de traitement 106 qui exécute le procédé de classification selon l'invention, soir enregistré par un dispositif 105, c'est-à-dire, par exemple, stocké dans une mémoire, pour être traité ultérieurement par l'unité de traitement 106. Ainsi, la classification des différents signaux audio reçus peut être réalisée en temps réel, au fur et à mesure de la réception de nouveaux signaux, lorsque le véhicule roule dans différentes configurations (environnement, agencement des équipements du véhicule...). Mais, en variante elle. peut aussi être réalisée après l'écoulement d'une durée déterminée, laissée à la discrétion de l'utilisateur. Autrement dit, il est possible, dans le second cas, d'appliquer un traitement du signal souhaité par l'utilisateur à un signal audio qui a Été reçu et enregistré avant de le transmettre à l'unité de traitement 106. En outre, l'unité de traitement 106 peut aussi bien être embarquée à bord du véhicule automobile qu'être située dans un laboratoire (par exemple s'il s'agit d'un ordinateur) au sein duquel divers tests peuvent être conduits sur les signaux audios enregistrés. L'avantage d'une mise en oeuvre en laboratoire est que les tests peuvent être réalisés dans un environnement isolé du bruit ambiant, et de manière reproductible. [0032] En référence à la figure 2 et à la figure 3, il va maintenant être décrit des modes de mise en oeuvre du procédé de classification selon l'invention. La figure 2 montre une représentation schématique du déroulement du procédé et la ligure montre un diagramme d'étapes illustrant les différentes étapes réalisées lors de l'exécution du procédé. 10033j Le procédé se déroule en deux phases distinctes : une phase d'apprentissage ou phase d'entraînement 201, d'une part, et une phase de test 202, d'autre part. La phase d'apprentissage conduit à l'établissement d'un modèle de prédiction qui per met de classifier les signaux audios lestés par la suite. dans la phase de test La phase de lest consiste à utiliser ce modèle pour classifier les signaux audios testés. [00341 Commençons par décrire la phase d'apprentissage 201, qui comprend les étapes 301, 302 et 303. [003511 L'étape 301 consiste en la réception, par l'unité de traitement 106, d'au moins un signal audio pré-enregistré 203, et qui est associé à une étiquette caractérisant le niveau de bruit déterminé de ce signal. Par signal audio pré-enregistré on entend, par exemple, un signal audio stocké dans une mémoire après avoir été généré selon un processus conforme à celui décrit plus haut en référence à la figure 1. Il peut aussi s'agir d'un signal synthétisé (c'est-à-dire généré par une modélisation) dans le but de générer des signaux audios suffisamment différents pour entraîner au mieux l'algorithme d'apprentissage automatique qui va are décrit plus loin. Dans les deux cas, un nombre suffisant de ces signaux andins' pré-enregistrés (et au moins un tel signal) est utilisé au cours de la phase d'apprentissage. [0036] Les étiquettes qui sont associées aux signaux de bruit désignent des classes de niveau de bruit. Ces classes permettent d'identifier simplement le niveau de bruit d'un signal donné, avec une notion qualitative. Par exemple, dans un mode de mise. en oeuvre particulier, les étiquettes sont comprises dans la liste suivante « aucun parasite », « très léger parasite », « léger parasite », « parasite », « parasite important :>>, « parasite très important ». Toute autre liste, avec de préférence un nombre de valeurs prédéfinics compris entre 6 et 10, est envisageable, Chaque signal audio peut donc se voir attribuer une étiquette caractérisant son niveau de bruit, selon ces six niveaux différents, sur une échelle qualitative allant de l'absence de parasitage au parasitage le plus important. Ce nombre est considéré comme suffisant pour rendre compte de la variation de la qualité audio, et reste assez raisonnable pour autoriser une analyse comparative par un être humain. [00371 Outre cet exemple, l'homme du métier appréciera que le nombre de classes (donc d'étiquettes) utilisées pour caractériser le niveau de bruit ainsi que les critères sur lesquels s'appuient ces classes peut varier selon les modes de mise en oeuvre du procédé. Par exemple, le niveau de bruit peut être caractérisé par le niveau d'inter et/au par le niveau de granularité d'un signal audio, à la place d'une ca- ractérisation suivant l'ampleur du parasitage dit signal. [00381 Typiquement, et quel que soit le mode de caractérisation du bruit, des étiquettes peuvent avoir été préalablement associées à des signaux audios pré-enregistrés, en étant déterminées par des testeurs humains identifiant qualitativement le niveau de bruit de chaque signal. [0039] L'unité de traitement l'étape 302, à partir de chaque signal audio pré- enregistré, un vecteur de caractéristiques 204 ayant un nombre déterminé de composantes correspondant à des caractéristiques respectives du signal audio enregistré, Pour générer un tel vecteur de caractéristiques, l'unité de traitement peut, par exemple, utiliser une méthode de traitement du signal audio basée sur l'utilisation de la densité spectrale de puissance du bruit. Plus précisément, la méthode consiste à calculer, de manière connue en soi, à partir du signal audio, son cepstre de. type « Afel-frequency », Les coefficients cepstraux ainsi déterminés sont alors attribués aux composantes du vecteur de caractéristiques. Typiquement, le nombre de composantes d'un vecteur de caractéristiques est un nombre compris entre 150 et 200. Tl peut être égal, par exemple, à 193. [ )040] La figure 4 montre un exemple d'évolution d'un signal audio en fonction du temps t. A la figure, le graphe de couleur grise illustre l'évolution de l'amplitude A (normalisée entre -1 et 1) du signal audio, Le trait plein de couleur noire illustre, pour différentes portions de ce signal audio, l'évolution de la valeur correspondant à la classe de niveau de bruit. Dans l'exemple représenté, le chiffre 0 correspond à la classe « aucun parasite » et le chiffre 6 correspond à la classe « parasite très important » telles qu'elles ont été introduites plus haut. Chaque portion de cette courbe noire correspond donc à un signal audio enregistré auquel est associé. une étiquette donnée. Typiquement, chaque signal audio enregistré a une durée d'environ quelques secondes, notamment comprise entre 3 et 8 secondes, et par exemple égale à 5 secondes. [0041; De retour à l'organigramme de la figure 3, lors de l'étape 303, chaque vecteur de ca- ractéristiques et son étiquette associée sont utilisés comme données d'entrée d'un algorithme d'apprentissage automatique 205. Ce type d'algorithme est connu en soi de Phot-mue du métier. Un tel algorithme évolue systématiquement par lui-même, sur la base de données d'entrées, pour pouvoir exécuter au mieux une tâche déterminée Plus particulièrement, clans des modes de mise en oeuvre l'algorithme d'apprentissage automatique créé, sur la base de données d'entrées susmentionnées, un modèle de prédiction 206 associant des composantes données de vecteurs de caractéristiques avec des étiquettes données caractérisant un niveau de bruit déterminé, [ )042] Comme il a déjà été dit plus haut, l'algorithme d'apprentissage automatique 205 utilise de préférence plusieurs vecteurs de caractéristiques comme données d'entrée pour établir un modèle de prédiction le plus juste possible. Le ca.s échéant, ces vecteurs de caractéristiques et l'étiquette associée à chacun d'eux peuvent être regroupés dans une matrice utilisée par l'algorithme pour générer le modèle. [0043] La phase d'apprentissage 2.01 s'achève avec la mise en oeuvre de l'étape 303 qui permet à l'unité de traitement 106 d'établir un modèle de prédiction pertinent pour étiqueter des signaux audios testés, qui par hypothèse ne sont pas encore étiquetés. [00441 Les étapes qui vont maintenant être décrites sont mises en oeuvre dans la phase de test du procédé. Cette phase de test comprend les étapes 304, 305 et 306 qui vont maintenant être décrites. [t}045! L'étape 304 consiste en la réception, par l'unité de traitement 106, d'un signai audio de test 207. Comme il a déjà été dit en référence à la figure 1, ce signal a typiquement été généré par le tuner d'un véhicule automobile, à partir d'un signal radiofréquence réellement reçu par via l'antenne de réception du véhicule. [0046] Lors de l'étape 305, et de façon similaire à l'étape 302, l'unité de traitement génère, à partir du signal audio de test, un vecteur de caractéristiques 208 avant un nombre déterminé de composantes correspondant à des caractéristiques respectives du signal audio de test. ( )04 ] Enfin, lors de l'étape 306, l'unité de traitement détermine, sur la base des composantes du vecteur de caractéristiques 208 du signal audio de test 207 et sur la base en outre du modèle de prédiction 206 associant des composantes données de vecteurs de caractéristiques avec des étiquettes caractérisant le niveau de bruit d'un signal audio correspondant, une étiquette 209 caractérisant le niveau de bruit du signal audio de test. [0048] Dans un mode de mise en oeuvre particulier du procédé, l'unité de traitement détermine, à chaque occurrence de la phase de test d'un signal audio, un indice de confiance 210, dont la valeur reflète la précision du modèle de prédiction pour le signal en question. La détermination de ce type d'indice, connue en soi de l'homme du métier, permet d'évaluer la pertinence de la classification afin de tenir compte ou non du signal audio et de son étiquette, suivant la valeur de l'indice, dans des post-traitements qui ne sont pas décrits ici. [0049] Ainsi, de manière avantageuse, le procédé permet de réduire les ressources né- cessaires (carburant, véhicule, temps...) pour tester les performances d'un système de réception radio par rapport aux systèmes actuels. Par ailleurs, le procédé permet la traçabilité des tests puisque les résultats sont reproductibles et peuvent être analysés en laboratoire. Le test est industrialisable et ne nécessite pas de formation spécifique lourde des opérateurs chargés de le mettre en oeuvre. Il évite ainsi la nécessité de faire appel à un personnel ayant une qualification très élevée, en permettant son exécution facile par toute personne avec un minimum de formation. [0050] La présente invention a été décrite el illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures des dessins annexés, dans des formes de réalisation possibles. La présente invention ne se limite pas, toutefois, aux formes de réalisation présentées. D'autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en oeuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des dessins annexés. [0051] Dans les revendications, le terme "comprendre" ou "comporter" n'exclut pas d'autres éléments ou d'autres étapes. Un seul processeur ou plusieurs autres unités peuvent être utilisées pour mettre en oeuvre l'invention. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la 9 description ou dans des revendications dépendantes différentes, n'excluent pas cette possibilité. Les signes de référence ne sauraient être compris comme limitant la portée de l'invention. 10 [Revendication 1] [Revendication 2] vendication 3] [Revendication 4]