BE1007188A3 - Procede automatique de reglage du volume de reproduction sonore. - Google Patents

Abstract

Le procédé de contrôle assure automatiquement le réglage du volume de reproduction d'une source de reproduction sonore (1), telle une radio, en fonction des signaux sonores ambiants. Il utilise un micro-phone (18) captant tous les signaux sonores ambiants environnants et des moyens déterminant le niveau moyen desdits signaux sonores ambiants, associé à des moyens mesurant le niveau du signal généré par la source de reproduction sonore (1) afin de déterminer la différence de niveau entre le signal sonore ambiant et la source de reproductiion sonore (1) pour obtenir un résultat (SOM) représentant la valeur du confort d'écoute de l'utilisateur. Cette valeur (SOM) du confort d'écoute est alors soustraite aux mesures ultérieures de la différence entre la valeur du signal sonore ambiant et celle du signal délivré par la source de reproduction sonore pour obtenir le signe et la valeur d'une différence (S) éventuelle alors comparée à des zones de valeur (50,52,54,56,58,60,62) quantifiant cette différence (S) et en fonction d'un coefficient d'appartenance à chacune desdites zones, le procédé de contrôle détermine, à l'aide de zones de réglage possibles

Description

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  DESCRIPTION 
PROCEDE AUTOMATIQUE DE REGLAGE
DU VOLUME DE REPRODUCTION SONORE. 



   La présente invention se rapporte aux appareils de reproduction tels radios, téléviseurs, lecteurs de cassettes, de disques,... et concerne plus particulièrement leur commande assurant le réglage du niveau de reproduction sonore. 



   Elle trouve son application notamment dans les appareils utilisés dans des environnements comportant des bruits de fond ou des sources de bruits ou parasites dont le niveau sonore soit perturbe, soit gêne l'écoute du programme reproduit par lesdits appareils. 



   A titre d'exemple, les appareils audio tels que radios, lecteurs de cassettes ou disques ou encore leurs combinaisons, installés dans des véhicules nécessitent, de la part de l'utilisateur, un réglage fréquent de la commande appelée"volume"afin d'écouter le programme reproduit avec la même aisance malgré le bruit ambiant qui, lui, varie en fonction des différentes sources de bruit, non seulement propres au véhicule même à savoir le bruit du moteur, de roulage, aérodynamique, de carrosserie,... mais également en fonction des bruits créés par des sources avoisinantes tels les autres véhicules (par exemple camions,...) ou encore dus aux conditions environnantes (par exemple tunnels,...). 



   Pour remédier à certains de ces inconvénients, on a proposé dans le passé divers dispositifs ou procédés 

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 de réglage automatique du volume basés sur un contrôle automatique du gain de l'amplificateur et utilisant comme source de mesure du bruit, soit un microphone placé près du compartiment moteur soit le compte-tours du moteur du véhicule. Comme on le comprend aisément, de tels dispositifs et notamment ceux décrits dans le brevet américain 4,641, 344 ne prennent en compte qu'une partie des bruits dits parasites et de plus les compartiments moteurs étant de mieux en mieux isolés, ces dispositifs ne sont que d'une efficacité moyenne. 



   D'autre part, si le compte-tours donne une indication fiable du bruit du moteur, il ne donne aucune indication valable sur la vitesse du véhicule et donc des bruits de roulement, aérodynamiques, etc... qui eux deviennent prépondérants sur route ou autoroute. 



   Le document américain 4,641, 344 propose également de prendre des informations à partir de chaque source potentielle de bruit (vitesse, pression, ventilateur, compte-tours, position des essuie-glaces, du volant, état de la route,...) mais cela implique de très nombreux capteurs et donc un coût beaucoup trop élevé. 



  De plus, ce genre de dispositif est propre au véhicule dans lequel il est installé. 



   On a également proposé des dispositifs du même genre que ceux décrits précédemment mais basés sur la mesure de la partie subsonique du bruit comme par exemple le dispositif décrit dans le brevet américain 4,476, 571. Cependant, l'utilisateur étant sensible à une gamme de fréquences plus étendue, ces dispositifs ne sont pas très efficaces. 



   En outre, on a proposé des systèmes comme ceux décrits par exemple dans les brevets américains 3,497, 622 et 4,628, 526 mesurant d'une part, à l'aide d'un microphone, tous les signaux perçus par l'utilisateur (signaux reproduits + bruit) et d'autre part les signaux appliqués aux haut-parleurs de façon à 

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 obtenir un signal représentant la différence entre ces deux signaux et donc le bruit qui est alors utilisé pour modifier le gain de l'amplificateur. 



   Cependant, de tels systèmes sont soit sensibles aux blancs contenus dans les programmes et donc doivent être équipés de circuits détectant ces blancs, pour éviter tout réglage dû auxdits blancs, ce qui complique la réalisation et grève le prix (par exemple le document U. S. 4,628, 526), soit nécessitent la présence de deux amplificateurs (document U. S. 



  3,497, 622) ce qui non seulement implique un coût plus élevé mais est aussi une source potentielle de problèmes car deux amplificateurs risquent de fonctionner à contre sens et donc de produire l'effet inverse à celui désiré. 



   D'autre part, un dispositif tel que celui décrit par le brevet américain 4,628, 526 qui est basé sur la détection de l'enveloppe du signal, (signal dérivé) est particulièrement sensible aux variations instantanées du bruit et donc génère beaucoup trop de corrections, ce qui devient rapidement désagréable. 



   Le but de la présente invention est donc de remédier à l'ensemble des inconvénients précités, et ce, en proposant des moyens simples, efficaces et économiques non seulement à mettre en oeuvre mais également à produire en grande série. 



   Un second but de l'invention est de tenir compte de tous les bruits gênants ou parasites tels que perçus par l'utilisateur. 



   Un troisième but de l'invention est de fournir un confort d'écoute tel que l'utilisateur ait la sensation d'écouter un programme audio avec le même niveau quelque soient la source et l'intensité du bruit parasite. 



   Un quatrième but de l'invention est de proposer un dispositif dont la capacité de réglage soit à la fois prompte pour réagir à des variations brusques du 

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 niveau de bruit et à la fois lente pour ne pas donner la sensation, lors de faibles variations du niveau de bruit, que le niveau de reproduction du programme varie sans cesse. 



   Un cinquième but de l'invention est de proposer un dispositif pouvant facilement être intégré dans des appareils du type auto-radio sans en grever le prix de revient et donc de vente. 



   Un sixième but de l'invention est de proposer un dispositif ne nécessitant aucun réglage ultérieur à sa sortie d'usine. 



   Un septième but de l'invention est de proposer un dispositif ne nécessitant pas de circuits correcteurs en cas de présence de"blancs"dans les signaux amplifiés, ou un second amplificateur. 



   En vue de la réalisation de ces objectifs, le procédé objet de l'invention est essentiellement caractérisé par le contenu de la revendication principale. 



   D'autres avantages et particularités ressortiront de la description donnée, ci-après, d'un mode de réalisation préféré de l'invention auquel diverses modifications peuvent être apportées sans pour autant sortir du cadre de l'invention et dans laquelle :   - la   figure 1 représente schématiquement une radio dans laquelle le procédé est mis en oeuvre,   - la   figure 2 est un schéma électronique simplifié d'un circuit assurant la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention,   - la   figure 3 est un organigramme simplifié du programme de contrôle assurant la mise en oeuvre du procédé,   - la   figure 4 est un diagramme montrant le degré d'appartenance à différents niveaux de bruit,

     - la   figure 5 est un diagramme montrant le degré d'appartenance à différents niveaux de réglage du volume. 

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   Afin de simplifier les explications et pour éviter de surcharger les figures, on n'a représenté sur celles-ci que les éléments essentiels à la compréhension de l'invention. 



   Ainsi que montré schématiquement aux figures 1 et 2, un appareil radio 1 pour voitures comprend notamment un bouton de réglage de volume 2, plusieurs autres boutons de commande 4, un dispositif d'affichage 6, un circuit d'amplification 8 et au moins deux haut-parleurs 10 (en général 4 haut-parleurs). 



   Ces différents éléments sont reliés à un microprocesseur 14 qui les contrôle et les gère. 



   Selon l'invention, un microphone 18 est relié à l'appareil 1 et est également géré par le microprocesseur 14. Le microphone 18 capte le bruit dans l'habitacle du véhicule, c'est-à-dire tout ce qu'entend l'utilisateur à savoir le son reproduit par la radio 1, les bruits du véhicule, les bruits parasites, etc... 



   Le programme mettant en oeuvre le procédé objet de l'invention est exécuté par le microprocesseur 14 et stocké soit de façon interne audit microprocesseur - cas du mode de réalisation préféré-soit de façon externe, c'est-à-dire dans un circuit mémoire connecté de façon appropriée au microprocesseur 14. 



   Selon l'organigramme de la figure 3, lors de la mise sous tension de l'appareil radio 1, le programme détecte la position du bouton de réglage du volume 2 et en l'absence de toute modification par l'utilisateur, assume que cette position correspond au desiderata de l'utilisateur, c'est-à-dire qu'il procure à l'utilisateur le confort d'écoute souhaité. 



   Le programme effectue alors une phase d'initialisation au cours de laquelle il évalue le"confort d'écoute". 



   Selon l'invention, le programme, dans un premier temps, effectue un échantillonnage puis une évalua- 

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 tion du bruit ambiant. A cette fin, les signaux captés par le microphone 18 sont envoyés (voir figure 2) par l'intermédiaire d'un filtre-ampli 102 aux bornes d'un canal convertisseur"analogique-numérique"dont est muni le microprocesseur 14 du type   68HC11   dans le mode de réalisation préféré. L'échantillonnage assure que l'on obtienne la valeur dite intégrale du signal, ceci pour éviter l'influence de bruits instantanés. 



   Le microprocesseur effectue alors un nombre prédéterminé de conversions, dans l'exemple présent 100, puis calcule la valeur moyenne, appelée"Micro", de ces conversions, ceci pour réduire l'influence d'erreurs de mesures éventuelles dues à des parasites électriques, variations éventuelles de tension,... 



   Simultanément, le microprocesseur 14 reçoit sur deux autres canaux convertisseurs"analogique-numérique"les signaux provenant des canaux droits (HPD) et gauches (HPG) connectant l'amplificateur aux hautparleurs 10 (par exemple les haut-parleurs avant) par l'intermédiaire des filtres 104 (figure 2), afin de mesurer la valeur des signaux appliqués sur ces canaux, et donc d'obtenir la valeur dite intégrale du signal généré par l'appareil radio 1 seul. 



   Ensuite, le microprocesseur 14 calcule la valeur du signal représentant la différence entre celui provenant du microphone et celui provenant de l'appareil 1. Comme indiqué au bloc 32 à la figure 3, la valeur obtenue pour ce signal est : 
 EMI6.1 
 SO ="Micro"-a. (HPG + HPD), "a" étant un coefficient dépendant du type de circuits utilisés et égal à 0, 92 dans le mode de réalisation préféré. La valeur instantanée"S"représente donc le confort d'écoute instantané, c'est-à-dire la diffé- rence entre le signal capté par le microphone 18 et donc comportant tous les signaux et bruits (parasites, etc...) et celui délivré par la radio 1 seule. 



   Ensuite, le programme charge cette valeur instan- 

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    tanée"S"dans   un registre à décalage calculant la valeur moyenne d'un nombre donné, 35 dans le cas 
 EMI7.1 
 présent, de valeurs instantanées "s " afin d'obtenir une valeur moyenne représentative du signal "s " (bloc 36 figure 3) de façon à atténuer les variations instantanées dues à des signaux excessivement brefs (par exemple klaxon, claquement de portes, etc...) ne devant influencer que de façon minime le dispositif de réglage automatique. 



   Si durant cette phase d'initialisation, le bouton de réglage de volume 2 n'a pas été manipulé par l'utilisateur (bloc 33 à la figure 3), le programme considère cette valeur   moyenne"So.. comme   valable car représentant le confort d'écoute puisque l'utilisateur est satisfait du niveau de reproduction de la radio 1 et il la prend comme valeur de référence. Sinon, la phase dite d'initialisation est recommencée jusqu'à l'obtention de la valeur de   SOM.   



   Ensuite le programme calcule régulièrement et de la même façon que décrite ci-dessus la valeur de"S" (bloc 34 à la figure 3) dont il soustrait    S OMI, de   façon à obtenir la valeur et le signe d'une différence éventuelle par rapport à la valeur    So.   Comme explicité ci-dessus, la valeur moyenne"S"obtenue est celle produite à la sortie du registre à décalage,   c'est-à-dire   la moyenne de 35 mesures. 



   Puis, le microprocesseur qui utilise la logique dite"Fuzzy", détermine le degré d'appartenance de cette différence à différentes zones de valeur représentées schématiquement à la figure 4 par des triangles, trapèzes. Comme indiqué, cette différence peut être considérée comme largement négative 56, moyennement négative 54, faiblement négative 52, nulle 50, faiblement positive 58, moyennement positive 60, ou largement positive 62. 



   Le type de logique"Fuzzy"est employé pour éviter que des transitions sèches d'une zone à l'autre 

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 se repercutent au niveau du réglage par un changement brusque du réglage du volume de l'appareil radio 1. 



   Si par exemple la différence est de + 20, alors en traçant une parallèle à l'axe des ordonnées passant par l'abscisse + 20, on constate que cette différence est considérée comme : 
 EMI8.1 
 -"nulle" avec un degré d'appartenance de 0, 4 ; -"faiblement positive"avec un degré d'apparte- nance de 1. 



   A la figure 5, on a représenté, également pour la logique"Fuzzy", les zones de réglage possibles : nul 70, faiblement négatif 72, moyennement négatif 74, largement négatif 76, faiblement positif 78, moyennement positif 80 et largement positif 82 ; chacune de ces zones de réglage correspondant au type de différence ayant la même dénomination. 



   En reportant chaque degré d'appartenance (obtenu à la figure 4) sur l'axe des ordonnées à la figure 5, on obtient, en traçant une parallèle à l'axe des abscisses, pour chaque zone, dans l'exemple présent une zone en pointillés (faiblement positif), une zone hachurée (nul), une forme trapézoïdale définie par l'axe des abscisses, le contour de la zone considérée et la parallèle à l'axe des abscisses passant par le degré d'appartenance. 



   Le programme calcule alors le centre de gravité du trapèze obtenu pour chaque zone de référence à la figure 5, à savoir les points A et B, puis le centre de gravité de l'ensemble obtenu (point G) et son abscisse, laquelle donne la valeur du réglage à effectuer. 



   En reprenant l'exemple employé ci-dessus, le programme calcule le centre de gravité (A) du trapèze de réglage nul 70 limité par la droite horizontale passant par le degré d'appartenance 0,4 (zone hachurée) et celui (B) du réglage faiblement positif 78, pris dans son intégralité puisque le degré d'apparte- 

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 nance est de 1 (zone pointillée). Ensuite, le programme calcule l'abscisse du centre de gravité (G) de l'ensemble des deux trapèzes qui est de + 8 ce qui signifie que le réglage du volume doit être augmenté de la valeur + 8. 



   Comme indiqué à la figure 5, les valeurs maximales de réglage sont + 50 et-50 tandis que le bouton de réglage 2 de l'appareil 1 possède, dans le mode de réalisation préféré, 256 pas de réglage. 



   En fonction du type d'appareil 1 utilisé et du nombre de pas de réglage de la commande 2, il est suggéré de ne pas effectuer de modifications de réglages dans une zone proche du réglage établi par l'utilisateur pour éviter d'une part une variation perpétuelle du réglage due au fait que le niveau de bruit peut être légèrement variable sans pour autant gêner le confort d'écoute et d'autre part des oscillations du circuit de réglage. Dans l'exemple utilisé, qui est une radio pour voiture, une variation du 
 EMI9.1 
 réglage du volume n'intervent que si le résultat de la logique"Fuzzy"indique une variation dont la valeur absolue est supérieure à 4. 



   Par conséquent, dans le programme montré à la figure 3, on trouve deux étapes 46,48 déterminant si un réglage est nécessaire et l'effectuant lorsque la valeur obtenue est supérieure à + 4, en augmentant le volume du nombre de pas souhaité, ou inférieure à-4 en diminuant le volume du nombre de pas souhaité. 



   La modification du nombre de pas ne se fait pas brusquement, bien au contraire, elle a lieu progressivement de façon à ce que l'utilisateur"n'entende"pas cette modification et ait la sensation de bénéficier constamment du même confort d'écoute. 



   De cette façon, le réglage suit fidèlement le niveau du bruit"parasite"et l'utilisateur n'entend pas de variation brusque de niveau. 



   Comme indiqué à la figure 3, le programme tourne 

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 sur la boucle 40 aussi longtemps que l'appareil est en service. Le programme est réinitialisé en effectuant les étapes indiquées au bloc 32 à chaque fois que l'utilisateur modifie par lui-même le réglage du volume en agissant sur la commande 2 (bloc 33). 



   Ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, l'emploi d'une   logique"Fuzzy"permet   d'obtenir un réglage du volume plus proportionnel aux résultats des mesures du bruit et évite tant des changements brusques de réglage que des oscillations, surtout lorsque la moyenne de la valeur de S est à la frontière de deux zones de réglage (par exemple faiblement positif et largement positif). 



   Dans les véhicules automobiles, le microphone 18 est placé dans l'habitacle à un niveau proche de celui de l'écoute de l'utilisateur de façon à pouvoir donner une représentation aussi fidèle que possible de ce qu'entend l'utilisateur. Il peut être notamment placé de telle sorte à réduire l'influence que pourrait éventuellement avoir une conversation soutenue par les personnes se trouvant dans le véhicule et/ou éventuellement muni d'un atténuateur commandé par l'utilisateur. 



   En assurant une réinitialisation des constantes de mesures   SOM   à chaque manipulation du bouton de réglage 2 par l'utilisateur, le procédé assure que les paramètres soient établis en fonction des desiderada de l'utilisateur et donc du"confort d'écoute"souhaité par ce dernier alors que dans les procédés de l'art antérieur, la nouvelle différence obtenue commande inévitablement un nouveau réglage de l'amplificateur, ce qui va quelque peu à contre sens de l'effet désiré puisqu'une nouvelle variation s'ajoute à celle imposée par l'utilisateur. Bien au contraire, le procédé objet de l'invention assure que toute modification faite par l'utilisateur soit prise comme référence.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle automatique du réglage du volume d'une source de reproduction sonore (1) par lequel on mesure d'une part le signal sonore ambiant perçu par l'utilisateur et d'autre part le signal délivré par la source de reproduction sonore (1), caractérisé en ce que la valeur du signal délivré par la source de reproduction sonore (1) est soustraite à celle du signal sonore ambiant (Micro), ce résultat (So) étant considéré comme la valeur du confort d'écoute de l'utilisateur est soustrait de toute différence mesurée ultérieurement entre la valeur du signal de la source de reproduction sonore (1) et celle du signal sonore ambiant (Micro) pour obtenir la valeur et le signe d'une différence (S) éventuelle par rapport à la valeur du confort d'écoute (S-M),

   utilisée pour modifier le volume de reproduction afin de maintenir la valeur du confort d'écoute sensiblement constant.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur du signal sonore ambiant et celui délivré par la source sonore sont échantillonnés de façon à en obtenir la valeur intégrale.
3. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence (S) obtenue est comparée à des zones de valeurs quantifiant ladite différence pour en déterminer le degré d'appartenance.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ou les degrés d'appartenance ainsi déterminés sont appliqués aux zones de réglage correspondantes pour déterminer la valeur de la modification éventuelle à appliquer au réglage du volume.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que toute manipulation du bouton de réglage (2) du volume par l'utilisateur réinitialise le procédé pour déterminer la valeur du confort d'écoute correspondant. <Desc/Clms Page number 12>
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les mesures des signaux sont effectuées sur une période de temps prédéterminée ou un nombre de fois préétabli de façon à obtenir une valeur moyenne représentative desdits signaux.
7. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la modification du réglage du volume a lieu lorsque la valeur déterminée de la modification du réglage excède une constante préétablie.
8. 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la modification du réglage du volume a lieu par pas successifs.
9. 9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la modification possible du réglage du volume a une valeur maximale prédéterminée.
10. 10. Dispositif de contrôle automatique du réglage d'une source de reproduction sonore (1) comprenant des moyens (18) destinés à capter le signal sonore ambiant associés à un circuit (14) mesurant la valeur dudit signal sonore ambiant ainsi que celle du signal délivré par la source de reproduction sonore (1), caractérisé en ce que ledit circuit (14) comprend en outre des moyens calculant la différence entre la valeur du signal délivré par la source de reproduction sonore (1) et celle du signal sonore ambiant (Micro), ce résultat (SOM) étant considéré comme la valeur du confort d'écoute de l'utilisateur, ledit circuit (14) soustrayant ce résultat (SOM) de toute différence mesurée ultérieurement entre la valeur du signal de la source de reproduction sonore (1) et celle du signal ambiant (Micro)

    pour obtenir la valeur et le signe d'une différence (S) éventuelle par rapport à la valeur du confort d'écoute (S-M), utilisée pour modifier le volume de reproduction afin de maintenir la valeur du confort d'écoute sensiblement constant.
11. 11. Dispositif selon la revendication 11, caracté- <Desc/Clms Page number 13> risé en ce que les moyens destinés à capter le signal sonore ambiant sont constitués d'un microphone (18) placé de telle sorte à capter sensiblement tous les signaux sonores ambiants perçus par l'utilisateur.