Brevet FR3100079A1 — publié le 20210226

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE SIGNAUX SONORES À SUPPRESSION DE BRUIT EXTÉRIEUR, POUR UN VÉHICULE Domaine technique de l'invention 100011 L'invention concerne les véhicules comprenant au moins un habitacle, et plus pré- cisément les dispositifs de traitement de signaux sonores qui équipent de tels véhicules. Etat de la technique [0002] De nombreux véhicules, généralement de type terrestre, comprennent au moins un habitacle, pouvant accueillir au moins un passager, et un dispositif de traitement de signaux sonores. Ce dernier comprend, généralement et comme décrit notamment dans le document brevet US-Al 2013/0060567, un microphone installé à l'intérieur de l'habitacle et convertissant des ondes sonores présentes dans ce dernier en des premiers signaux électriques, et un processeur appliquant un traitement de réduction de bruit aux premiers signaux électriques afin d'obtenir des deuxièmes signaux électriques qui sont représentatifs de ces ondes sonores mais avec moins de bruit. [0003] Généralement, ce dispositif de traitement (de signaux sonores) fait partie d'un dispositif de reconnaissance vocale qui comprend un autre processeur analysant les deuxièmes signaux électriques afin de déterminer des mots que ces derniers représentent. [0004] Un inconvénient de ce type de dispositif de traitement réside dans le fait que les ondes sonores, qui sont présentes dans l'habitacle et captées par son microphone, sont représentatives non seulement des sons internes qui sont produits dans le véhicule (et. notamment dans son habitacle, comme par exemple les paroles d'un passager), mais également des sons externes qui sont produits à l'extérieur de l'habitacle (et qui ont parfois une grande variabilité dans le temps). Par conséquent, le traitement de réduction de bruit, généralement de type non linéaire, n'est pas en mesure de supprimer ou au moins d'atténuer fortement de façon discriminante les sons externes qui sont inconnus, puisqu'il est appliqué aux premiers signaux électriques qui représentent en même temps les sons internes et externes. De plus, comme le sait l'homme de l'art, ce traitement de réduction de bruit « agresse » les premiers signaux électriques et donc crée des seconds signaux électriques ayant des non linéarités qui nuisent à la performance du dispositif qui les utilise, comme par exemple un dispositif de reconnaissance vocale. [0005] L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Présentation de l'invention 2 [0006] Elle propose notamment à cet effet un dispositif de traitement, destiné à équiper un véhicule comprenant un habitacle, et comprenant un premier microphone destiné à être installé à l'intérieur de l'habitacle et convertissant des premières ondes sonores présentes dans ce dernier en des premiers signaux électriques. [0007] Ce dispositif de traitement se caractérise par le fait qu'il comprend aussi : [0008] - un second microphone destiné à être installé à l'extérieur de l'habitacle et convertissant des deuxièmes ondes sonores présentes à l'extérieur en des deuxièmes signaux électriques, et [0009] - un premier processeur destiné à être installé dans le véhicule et appliquant aux deuxièmes signaux électriques une fonction de transfert qui est représentative d'une modification subie par des ondes sonores lors de l'entrée dans l'habitacle afin de déterminer des troisièmes signaux électriques, puis soustrayant ces derniers des premiers signaux électriques afin de déterminer des quatrièmes signaux électriques qui sont représentatifs de troisièmes ondes sonores produites dans le véhicule et entendues dans l'habitacle. [0010] Grâce à ce dispositif de traitement on peut désormais filtrer (ou retirer) des premiers signaux électriques la partie qui représente les deuxièmes ondes sonores (externes et telles qu'entendues dans l'habitacle), et donc il ne reste plus (ou quasiment plus) que la partie qui représente les ondes sonores produites dans le véhicule et entendues dans l'habitacle, et en particulier celles produites par les passagers. [0011] Le dispositif de traitement selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : [0012] - dans un premier mode de réalisation son premier processeur peut utiliser une fonction de transfert prédéfinie ; [0013] - dans un deuxième mode de réalisation son premier processeur peut déterminer la fonction de transfert en fonction d'au moins un paramètre d'état d'au moins un organe du véhicule ; [0014] - le paramètre d'état peut, par exemple, être un pourcentage d'ouverture d'un ouvrant du véhicule situé à l'interface entre l'extérieur et l'habitacle ; [0015] - dans un troisième mode de réalisation son premier processeur peut déterminer la fonction de transfert par apprentissage dans le temps (par exemple en utilisant l'algorithme des moindres carrés (ou LMS (« Least Mean Square »))) ; [0016] - son premier processeur peut appliquer un traitement de réduction de bruit aux quatrièmes signaux électriques afin d'obtenir des cinquièmes signaux électriques qui sont représentatifs de quatrièmes ondes sonores produites dans l'habitacle ; [0017] - le traitement de réduction de bruit peut être choisi parmi un traitement de réduction de bruit utilisant butter worth, un traitement de réduction de bruit utilisant chebyshev, et un traitement de réduction de bruit utilisant des filtres elliptiques. 3 100181 L'invention propose également un dispositif de reconnaissance vocale, d'une part, destiné à équiper un véhicule comprenant un habitacle, et, d'autre part, comprenant un second processeur analysant des signaux électriques afin de déterminer des mots que ces derniers représentent, et un dispositif de traitement du type de celui présenté ci-avant et fournissant au second processeur les signaux électriques à analyser. [0019] L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un habitacle et au moins un dispositif de reconnaissance vocale du type de celui présenté ci-avant. Brève description des figures [0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : [0021] [fig.1] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de véhicule comprenant un habitacle et un dispositif de reconnaissance vocale comportant un dispositif de traitement selon l'invention, et [0022] [fig.2] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d'un dispositif de reconnaissance vocale comportant une partie d'un exemple de réalisation d'un dispositif de traitement selon l'invention. Description détaillée de l'invention [0023] L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de traitement de signaux sonores 1 destiné à équiper un véhicule 2 comprenant un habitacle 3, afin de filtrer les sons externes qui sont produits à l'extérieur de cet habitacle 3. 100241 Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le dispositif de traitement de signaux sonores 1 est destiné à équiper un véhicule terrestre de type automobile, comme par exemple une voiture, comme illustré non limitativement sur la figure I. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. En effet, un dispositif de traitement de signaux sonores 1 peut équiper n'importe quel véhicule dès lors qu'il comprend au moins un habitacle pouvant accueillir au moins un passager. Ainsi, le dispositif de traitement de signaux sonores 1 peut équiper un véhicule terrestre, un bateau ou un aéronef. 100251 On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple de véhicule 2 (ici terrestre) comprenant un habitacle 3 et un dispositif de traitement de signaux sonores 1 selon l'invention. 100261 Comme illustré partiellement, un dispositif de traitement (de signaux sonores) 1, selon l'invention, comprend au moins un premier microphone 4, un second microphone 5 et un premier processeur 6. 100271 On notera que dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 1 le dispositif de traitement 1 fait partie d'un dispositif de reconnaissance vocale 7, sur lequel on reviendra plus loin et qui fait lui-même partie d'un calculateur 8. Plus précisément, le dispositif de traitement 1 comprend une partie de traitement 9 qui fait partie de la partie de traitement du dispositif de reconnaissance vocale 7 faisant partie du calculateur 8. Mais le dispositif de traitement 1 pourrait être indépendant de (ou externe à) ce dispositif de reconnaissance vocale 7 tout en lui étant couplé, ou bien pourrait travailler pour un autre dispositif embarqué dans le véhicule 2, comme par exemple un dispositif antibruit. Par conséquent, la partie de traitement 9 pourrait faire partie d'un autre calculateur que celui (8) comprenant la partie de traitement du dispositif de reconnaissance vocale 7 (ou d'un dispositif antibruit). Ainsi, cette partie de traitement 9 pourrait faire partie d'un calculateur faisant partie du dispositif de traitement 1. [0028] Le calculateur 8 est ici installé dans le compartiment moteur du véhicule 2. Mais cela n'est pas obligatoire. Il peut en effet être installé en d'autres endroits du véhicule 2, et notamment dans l'habitacle 3 ou dans la planche de bord. [0029] Le premier microphone 4 est destiné à être installé à l'intérieur de l'habitacle 3. Par exemple, il peut être solidarisé fixement au pied du rétroviseur intérieur central ou à un plafonnier ou à la planche de bord ou encore à une console (éventuellement centrale). [0030] Ce premier microphone 4 est agencé de manière à convertir des premières ondes sonores osl qui sont présentes dans l'habitacle 3, et qu'il capte (ou enregistre), en des premiers signaux électriques sel qu'il délivre sur sa sortie. Dans ce qui précède et ce qui suit un signal électrique représente une fréquence sonore et une intensité. [0031] Le second microphone 5 est destiné à être installé à l'extérieur de l'habitacle 3. [0032] Par exemple, il peut être solidarisé fixement à une partie de la carrosserie qui est située à l'interface avec l'extérieur, et de préférence éloignée du groupe moto- propulseur (par exemple au voisinage du coffre ou dans une poignée de porte). [0033] Ce second microphone 5 est agencé de manière à convertir des deuxièmes ondes sonores os2 qui sont présentes à l'extérieur de l'habitacle 3, et qu'il capte (ou enregistre), en des deuxièmes signaux électriques se2 qu'il délivre sur sa sortie. [0034] Le premier processeur 6 est destiné à être installé dans le véhicule 2. Il fait partie de la partie de traitement 9 qui, dans l'exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, fait partie du dispositif de reconnaissance vocale 7 faisant partie du calculateur 8. [0035] Ce premier processeur 6 est agencé de manière à appliquer aux deuxièmes signaux électriques se2 (délivrés par le second microphone 5) une fonction de transfert ft qui est représentative d'une modification subie par les ondes sonores externes lors de l'entrée dans l'habitacle 3, afin de déterminer des troisièmes signaux électriques se3 (soit se3 = ft(se2). On comprendra que cette fonction de transfert ft modélise mathématiquement le changement d'intensité et/ou de fréquences que subissent des ondes sonores lorsqu'elles entrent dans l'habitacle 3 en passant au travers d'une porte latérale (ou portière) ou d'un ouvrant ou du parc-brise ou encore du toit (ou pavillon). Par conséquent, en appliquant la fonction de transfert ft aux deuxièmes signaux électriques sc2, on obtient des troisièmes signaux électriques se3 qui représentent des ondes sonores similaires à ce que sont devenues les deuxièmes ondes sonores os2 (externes) lors de l'entrée dans l'habitacle 3 et qui sont entendues par les passagers. [0036] Ensuite, le premier processeur 6 est agencé de manière à soustraire les troisièmes signaux électriques se3 des premiers signaux électriques sel, afin de déterminer des quatrièmes signaux électriques se4 qui sont représentatifs de troisièmes ondes sonores os3 produites dans le véhicule 2 et entendues dans l'habitacle 3 (soit se4 = sel - se3). [0037] Ainsi, on réussit à filtrer (ou retirer) des premiers signaux électriques sel la partie qui représente les deuxièmes ondes sonores os2 (externes et telles qu'entendues dans l'habitacle 3), si bien qu'il ne reste plus (ou quasiment plus) que la partie qui représente les ondes sonores produites dans le véhicule 2 et entendues dans l'habitacle 3, et en particulier celles produites par les passagers. [0038] Par exemple, le premier processeur 6 peut être un processeur de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)) ou un processeur à architecture ARM (« Ashton Raggatt McDougall »). 11 peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. [0039] Au moins trois modes de réalisation du premier processeur 6 peuvent être envisagés. [0040] Dans un premier mode de réalisation, assez basique, le premier processeur 6 peut utiliser une fonction de transfert ft qui est prédéfinie. Cette dernière (ft) a été déterminée lors de tests en laboratoire (ou usine), et est stockée (ou programmée) dans la partie de traitement 9 du dispositif de traitement 1 (par exemple dans le premier processeur 6). On comprendra qu'une telle fonction de transfert ft ne permet pas une adaptation en fonction des circonstances (et notamment en fonction de l'ouverture plus ou moins importante d'ouvrant(s) du véhicule 2). [0041] Dans un deuxième mode de réalisation le premier processeur 6 peut déterminer (quasiment en temps réel) la fonction de transfert ft en fonction d'au moins un paramètre d'état d'au moins un organe du véhicule 2. Dans ce cas, on peut par exemple stocker dans la partie de traitement 9 du dispositif de traitement 1 une table de correspondance entre des fonctions de transfert ft et des valeurs de paramètre(s) d'état d'organe(s). Cette table de correspondance (ou cartographie) peut être déterminée lors de tests en laboratoire (ou usine). [0042] Par exemple, le paramètre d'état peut être un pourcentage d'ouverture d'un ouvrant du véhicule 2 qui est situé à l'interface entre l'extérieur et l'habitacle 3. L'ouvrant peut être une fenêtre d'une porte latérale ou un toit ouvrant (si le véhicule 2 en comprend 6 un). [0043] Dans un troisième mode de réalisation le premier processeur 6 peut déterminer (quasiment en temps réel) la fonction de transfert ft par apprentissage dans le temps. A cet effet, on peut, par exemple, utiliser l'algorithme des moindres carrés (ou LMS (Least Mcan Square))) qui permet de changer les paramètres de la fonction de transfert ft en minimisant l'erreur entre les troisièmes se3 et premiers sel signaux électriques. En variante, la fonction de transfert ft peut être déterminée au moyen d'un algorithme adaptatif. [0044] On notera que le premier processeur 6 peut aussi être agencé de manière à appliquer un traitement de réduction de bruit aux quatrièmes signaux électriques sc4 qu'il a déterminés, afin d'obtenir des cinquièmes signaux électriques se5 qui sont représentatifs de quatrièmes ondes sonores os4 produites dans l'habitacle 3 (et non pas dans tout le véhicule 2). A cet effet, on peut, par exemple, utiliser un traitement de réduction de bruit classique sans signal de référence, comme par exemple celle à base de fréquences utilisant butter worth. L'objectif de ce traitement complémentaire est de filtrer dans les quatrièmes signaux électriques sc4, autant que possible, la partie qui représente les ondes sonores produites par le véhicule 2 (en particulier ailleurs que dans l'habitacle 3) et entendues dans l'habitacle 3, afin qu'il ne reste plus (ou quasiment plus) que la partie (sc5) qui représente les ondes sonores (os4) produites par un passager. [0045] Par exemple, le traitement de réduction de bruit peut être choisi parmi un traitement de réduction de bruit utilisant butter worth, un traitement de réduction de bruit utilisant chebyshev, et un traitement de réduction de bruit utilisant des filtres elliptiques (« Elliptical filters »). [0046] On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 2, que le dispositif de traitement 1 peut aussi comprendre, en complément de son premier processeur 6, une mémoire vive 10 et une mémoire de masse 11. La mémoire 10 est vive afin de stocker des instructions pour la mise en oeuvre par le premier processeur 6 d'une partie au moins de ses traitements, ainsi que l'éventuelle table de correspondance. La mémoire de masse 11 permet notamment de stocker les premiers sel et deuxièmes se2 signaux électriques et des données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce dispositif de traitement 1 peut aussi comprendre une interface d'entrée 12 pour la réception d'au moins les premiers sel et deuxièmes se2 signaux électriques, pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mis en forme et/ou démodulés et/ou amplifiés, de façon connue en soi, au moyen d'un troisième processeur de signal numérique 13. Comme illustré le premier processeur 6, la mémoire vive 10, la mémoire de masse 11, l'interface d'entrée 12 et le troisième processeur de signal numérique 13 font partie de la partie de traitement 9 du dispositif de traitement 1. 7 [0047] On notera également que dans l'exemple illustré et ici décrit, les quatrièmes se4 ou cinquièmes SES signaux électriques sont avantageusement utilisés par le dispositif de reconnaissance vocale 7. Dans ce cas, cc dernier (7) comprend un second processeur 14 qui est agencé de manière à analyser les quatrièmes se4 ou cinquièmes SES signaux électriques afin de déterminer des mots que ces derniers (se4 ou se5) représentent. [0048] Par exemple, le second processeur 14 peut être un processeur de signal numérique (ou DSP). Il peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. [0049] On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 2, que le dispositif de reconnaissance vocale 7 peut aussi comprendre, en complément de son second processeur 14, une mémoire vive 15 et une mémoire de masse 16. La mémoire 15 est vive afin de stocker des instructions pour la mise en oeuvre par le second processeur 14 d'une partie au moins de ses traitements. La mémoire de niasse 16 permet notamment de stocker les quatrièmes se4 ou cinquièmes SES signaux électriques, les données définissant des mots d'au moins une langue (pour la reconnaissance vocale), et des données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce dispositif de reconnaissance vocale 7 peut aussi comprendre une interface de sortie 17, notamment pour délivrer les mots qu'il a reconnus lors de ses analyses. 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif de traitement (1) pour un véhicule (2) comprenant un habitacle (3), ledit dispositif (1) comprenant un premier microphone (4) destiné à être installé à l'intérieur dudit habitacle (3) et convertissant des premières ondes sonores présentes dans ce dernier (3) en des premiers signaux électriques, caractérisé en cc qu'il comprend en outre i) un second microphone (5) destiné à être installé à l'extérieur dudit habitacle (3) et convertissant des deuxièmes ondes sonores présentes à l'extérieur en des deuxièmes signaux électriques, et ii) un premier processeur (6) destiné à être installé dans ledit véhicule (2) et appliquant auxdits deuxièmes signaux électriques une fonction de transfert représentative d'une modification subie par des ondes sonores lors de l'entrée dans ledit habitacle (3) afin de déterminer des troisièmes signaux électriques, puis soustrayant ces derniers desdits premiers signaux électriques afin de déterminer des quatrièmes signaux électriques représentatifs de troisièmes ondes sonores produites dans ledit véhicule (2) et entendues dans ledit habitacle (3). [Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier processeur (6) utilise une fonction de transfert prédéfinie. [Revendication 3] Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier processeur (6) détermine ladite fonction de transfert en fonction d'au moins un paramètre d'état d'au moins un organe dudit véhicule (2). [Revendication 4] Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit paramètre d'état est un pourcentage d'ouverture d'un ouvrant dudit véhicule (2) situé à l'interface entre l'extérieur et ledit habitacle (3). [Revendication 5] Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier processeur (6) détermine ladite fonction de transfert par apprentissage dans le temps. [Revendication 6] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit premier processeur (6) applique un traitement de réduction de bruit auxdits quatrièmes signaux électriques afin d'obtenir des cinquièmes signaux électriques représentatifs de quatrièmes ondes sonores produites dans ledit. habitacle (3). [Revendication 7] Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit traitement de réduction de bruit est choisi parmi un traitement de réduction de bruit utilisant butter worth, un traitement de réduction de bruit utilisant chebyshev, et un traitement de réduction de bruit utilisant des filtres el- 9 [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] liptiques. Dispositif de reconnaissance vocale (7), destiné à équiper un véhicule (2) comprenant un habitacle (3), et comprenant un second processeur (14) analysant des signaux électriques afin de déterminer des mots que ces derniers représentent, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de traitement (1) selon l'une des revendications précédentes, fournissant audit second processeur (14) lesdits signaux électriques à analyser. Véhicule (2) comprenant un habitacle (3), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un dispositif de reconnaissance vocale (7) selon la revendication 8. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.