EP4088487A1 - Method and associated device for transforming characteristics of an audio signal - Google Patents

Method and associated device for transforming characteristics of an audio signal

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Publication number
EP4088487A1
EP4088487A1 EP21700042.1A EP21700042A EP4088487A1 EP 4088487 A1 EP4088487 A1 EP 4088487A1 EP 21700042 A EP21700042 A EP 21700042A EP 4088487 A1 EP4088487 A1 EP 4088487A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
transformation
phase
audio signal
distortion
Prior art date
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Pending
Application number
EP21700042.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jefferson Williams TORNO
Julien Pierre Michel SANTINI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innovation Electro Acoustique
Original Assignee
Innovation Electro Acoustique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innovation Electro Acoustique filed Critical Innovation Electro Acoustique
Publication of EP4088487A1 publication Critical patent/EP4088487A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/09—Electronic reduction of distortion of stereophonic sound systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/301—Automatic calibration of stereophonic sound system, e.g. with test microphone

Definitions

  • TITLE Method and associated device for transforming characteristics of an audio signal
  • the present invention relates to a method and its associated device for transforming in a combined manner several characteristics of an audio signal intended for a loudspeaker.
  • the device comprises, for all or part of the bands, a processor and an amplifier.
  • the processor is connected to a control module making it possible to select a mode for transforming the characteristics of the signal.
  • loudspeaker we mean, in general, all types of electro and mechanical-acoustic transducers.
  • This equalizer device allows the modification of a signal in gain (dB) on certain frequency bands with coefficients adapted to each bandwidth of the loudspeaker to be corrected.
  • CA2098319 is known an analog signal processing device for correcting harmonic and phase inaccuracies caused by the transduction, recording and live playback of audio signals.
  • Correction is automatically and continuously applied to restore the realism of the reproduced audio signal. a permanent and constant correction not allowing to adapt to the types of music listened to which require a different treatment.
  • Publication US2015073574 discloses a method making it possible to access a stream of content to be distributed to a reading device and then to identify a content allowing it to be delivered a determined profile.
  • This method makes it possible to adapt the equalization with respect to the information available on the audio medium, identified during playback, linked to the profile of the user or by a setting of the user.
  • the present invention therefore aims to remedy these drawbacks. More particularly, it aims to provide a method and an associated device which make it possible to modify all the characteristics of the complex structure of a signal such as:
  • the method makes it possible to transform several characteristics of an audio signal in a combined manner and is available in a series of actions which can be carried out in one or more steps.
  • the first action is to create a correction aiming to linearize the output signal taking into account the defects inherent in the components and in the architecture of an enclosure.
  • enclosure we mean a group of one or more loudspeakers installed in a closed or open structure.
  • the second action is to apply a modification which concerns all the characteristics of the signal.
  • the first corrective action consists in measuring the output signal of the loudspeaker (s) in order to determine the defects to be corrected according to a reference template, then to generate the correction formula. This correction formula is then applied to linearize all characteristics such as gain, phase, time equalization and distortion minimization. The correction thus applied may therefore be different depending on the loudspeaker used.
  • the second action consists in modifying the neutral signal obtained previously in order to be able to adapt it to a determined profile. The modification can be made through one or more criteria such as: gain, phase, time, distortion, bandwidth, distribution of bandwidth per speaker, compression / expansion of dynamics, directivity, sampling, the reference phase corresponding to the polarity of the speaker group to the impulse response and the displacement of the reference point where all frequencies are in phase.
  • such a method may include one or more of the following characteristics, taken in any technically acceptable combination:
  • the controller can be adapted automatically by selecting a typical profile according to the musical style information contained on a music title.
  • the controller can automatically adapt based on user preferences identified by the device.
  • such a device may include one or more of the following characteristics, taken in any technically admissible combination:
  • Signal transformation can be performed digitally using a processor.
  • the transformation of the signal can be carried out according to an analog method using electrical and / or electronic components.
  • the transformation of the signal can be carried out according to one or more mechanical means using tuned structures, acoustic lenses and / or a transformation of the geometric characteristics of the device.
  • FIG 1 is a schematic representation of the device according to the invention.
  • FIG 3 illustrates the transformation of a frequency characteristic of an audio signal using the method of Figure 2
  • FIG 4 illustrates the transformation of a phase characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
  • FIG 6 illustrates the transformation of a bandwidth characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
  • FIG 8 illustrates the transformation of a distortion characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
  • FIG 9 illustrates the transformation of a directivity characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
  • FIG 10 illustrates the transformation of a sampling characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
  • Figure 12 illustrates the transformation of a reference point characteristic of all frequencies of an audio signal using the method of Figure 2,
  • FIG. 13 illustrates the transformation of an audio signal comprising the modification of the cut-off frequencies by means of the method of FIG. 2.
  • the device according to the invention comprises, for at least one frequency band, a processor 1, such as a digital or analog signal processor 1 (for example in the form of discrete filters), which receives, whether wired or not, an audio signal which may be analog or digital.
  • a processor 1 such as a digital or analog signal processor 1 (for example in the form of discrete filters), which receives, whether wired or not, an audio signal which may be analog or digital.
  • this acquired audio signal bears the reference IN.
  • This signal processor 1 can perform the processing analogically using electrical or electronic components or digitally using a processor, such as a digital signal processing processor (DSP) or a microcontroller.
  • DSP digital signal processing processor
  • This signal is amplified in power in an analog or digital way by an amplifier 2.
  • an amplifier 2 In the case of a change of analog-digital domain, it is necessary to add a converter, not shown in the figure, to transform the signal from an analog signal to a digital signal.
  • This electrical signal is finally transformed into an acoustic signal by an electro-acoustic transducer, also called a mechanical-acoustic transducer, such as speaker 3.
  • an electro-acoustic transducer also called a mechanical-acoustic transducer, such as speaker 3.
  • the device may include a signal processing chain including such a processor 1, such an amplifier 2 and such a transducer 3 dedicated for each frequency band B1, Bn.
  • the device comprises a processor 1, an amplifier 2 and a transducer 3 for each frequency band B1, Bn.
  • the device can either receive a profile from a remote service 5, for example that of Gracenote (registered trademark), or Shazam (registered trademark), or any equivalent service, with reference to publication US2015073574, or select a profile from through a recognition system using an internal database, or through artificial intelligence.
  • a remote service for example that of Gracenote (registered trademark), or Shazam (registered trademark), or any equivalent service, with reference to publication US2015073574, or select a profile from through a recognition system using an internal database, or through artificial intelligence.
  • the device can be supplemented by a mechanical or acoustic system 6 making it possible to modify the physical characteristics of the device.
  • This modification system 6 can be achieved, for example, by modification of a load volume, by applying an acoustic lens consisting of one or more deflectors, or by modifying the characteristics of a resonator, or by any equivalent means.
  • the system 6 can include a mechanical-acoustic processor 6-1 and a mechanical-acoustic actuator 6-2.
  • the device according to the invention makes it possible to transform in a combined manner several characteristics of an audio signal, chosen without limitation from the following characteristics:
  • the flow diagram of Figure 2 shows the general signal transformation process integrating a corrective action and another modification according to one embodiment of the invention.
  • the execution of the steps of the transformation process is controlled by the control unit 4 of the device according to the invention.
  • the method begins at a step 100 by measuring the output signal from the loudspeakers. This measurement can be carried out in the laboratory when the device is being designed using a system made up of a generator, a microphone, a signal processing system connected to a computer, the latter running a information acquisition and processing software. Then, the defects to be corrected are defined in a step 102 by analyzing the differences between the input signal and a reference template.
  • the latter represents the ideal curve of the characteristic concerned such as gain, phase, time and distortion.
  • a correction formula is developed on the basis of this analysis and the selected criteria.
  • it may include the application of an algorithm for digital processing, of an analog processing diagram made up of a set of electrical and / or electronic components, or of a control algorithm. of the mechanical system 6.
  • the system then applies, in a step 106, the correction formula to linearize all the characteristics of the signal, in order to reproduce its original neutrality.
  • the formula can be applied directly by the processor 1 in the case of digital processing, by active or passive filtering in the case of analog processing or by the mechanical system 6 which can transform the geometric characteristics of the device.
  • modification formulas are applied in step 108 to type the characteristics according to a chosen profile.
  • These formulas are created beforehand by experience feedback as a function of each desired profile, for example, a type of music, a type of sound recording, a type of reproduction or atmosphere.
  • These formulas are for example chosen, after the prior acquisition of a profile (step 110), as a function of the profile selected in manual mode by the user or in automatic mode by the control module 4.
  • the device can receive a profile from the remote service 5 or from an internal database (step 112).
  • control unit 4 adapts automatically according to the information received by sensors, present in the device or on a remote site, measuring climatic conditions such as air temperature, atmospheric pressure or humidity.
  • FIG. 3 are represented curves showing, for a measured audio signal given by way of example, the transformation of the amplitude curve of the signal (y-axis) as a function of frequency (x-axis) for different stages of this transformation.
  • the insert (a) of FIG. 3 represents an example of a signal measured during step 100 described above.
  • this signal is not ideal due to the intrinsic characteristics of the components of the device. In the state of the art, all the loudspeakers distort the signal which they process.
  • the insert (b) of FIG. 3 represents this same corrected curve, for example after application of step 106. It is defined by the objective of leveling all the amplitudes as equally as possible as a function of the frequencies.
  • the correction will be applied by functions such as filters, for example, trap circuits.
  • the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, which will correct the gain of the signal for each frequency processed.
  • a digital signal processor such as a DSP, which will correct the gain of the signal for each frequency processed.
  • use will be made of tuned structures such as cavities, resonators, deflectors and / or absorbers.
  • the insert (c) of FIG. 3 is an example of a curve modified after application of step 108.
  • This amplitude modification map arises from experience feedback in the world of sound recording or sound recording. reproduction.
  • the modification will be applied by functions such as filters, for example, trap circuits.
  • the correction will be applied by a digital signal processor, for example, a DSP which will correct the gain of the signal for each frequency processed.
  • a digital signal processor for example, a DSP which will correct the gain of the signal for each frequency processed.
  • use will be made of tuned structures such as cavities, resonators, deflectors and / or absorbers.
  • FIG. 4 are represented curves showing, for the signal of FIG. 3, the stages of the transformation of the phase curve of this signal (y-axis) as a function of the frequency (x-axis) at different stages of the transformation described above.
  • the insert (a) of FIG. 4 represents a signal measured during step 100. Again, this signal is not ideal due to the intrinsic characteristics of the components of the device. In the state of the art, all the loudspeakers distort the signal which they process.
  • the insert (b) of FIG. 4 represents this same curve corrected after step 106. It is defined by the objective of leveling all the phases as equally as possible as a function of the frequencies.
  • the correction will be applied by functions such as filters, for example, phase circuits.
  • the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, which will correct the phase of the signal for each frequency processed.
  • a digital signal processor such as a DSP
  • use will be made of tuned structures such as cavities, resonators, deflectors and / or absorbers.
  • the insert (b) of Figure 4 is an example of a curve modified after step 108.
  • This phase modification map is defined to approximate the phase variations of studio or reproduction speakers.
  • the modification will be applied by functions such as filters, for example, phase circuits.
  • the correction will be applied by a digital signal processor, for example a DSP, which will correct the phase of the signal for each processed frequency.
  • a digital signal processor for example a DSP, which will correct the phase of the signal for each processed frequency.
  • use will be made of tuned structures such as cavities, resonators, deflectors and / or absorbers.
  • the insert (a) of FIG. 5 represents an example of a signal measured during step 100 described above.
  • this signal is not ideal due to the intrinsic characteristics of the components of the device. In the state of the art, all the transducers distort the signal that they process.
  • the insert (b) of FIG. 5 represents this same corrected curve, for example after application of step 106. It is defined by the objective of leveling the time as evenly as possible as a function of the frequencies.
  • the correction will be applied by functions such as filters, for example, phase circuits with their modifications over time.
  • the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, which will correct the signal time for each frequency processed.
  • a physical offset of the loudspeakers in space and possibly of the tuned structures such as cavities, resonators, baffles and / or absorbers will be used.
  • the insert (c) of FIG. 5 is an example of a curve modified after application of step 108.
  • This modification map is defined to approximate the variations in time of the studio or reproduction speakers.
  • the modification will be applied by functions such as filters, eg phase circuits.
  • the correction will be applied by a digital signal processor, for example, a DSP which will correct the signal time for each processed frequency.
  • the purpose of the processing is to correct the time for each of the bands of the frequency decomposition (or analysis) of the signal.
  • FIG. 6 represents the curve of a frequency response signal of an audio signal given by way of example, to illustrate the transformation of the curve of the passband by means of the method of FIG. 2.
  • the solid line represents a first response signal, corresponding to the frequency response typically provided by the transducers by their intrinsic performance.
  • the dotted lines represent two modified signals corresponding respectively to a shortened or extended response curve.
  • this curve can be shortened (narrowed) at the bass and treble levels to protect the loudspeakers and limit the mechanical distortion which pollutes the rest of the spectrum.
  • the shortening of the passband will be applied by functions such as filters, for example, high pass and / or low pass circuits.
  • the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, performing high pass and / or low pass filter algorithms.
  • a digital signal processor such as a DSP, performing high pass and / or low pass filter algorithms.
  • tuning structures such as cavities, resonators, acoustic short circuits and / or absorbers.
  • this curve can be lengthened (widened) as much as possible to improve the restitution of the sound signal.
  • the extension of the bandwidth will be applied by functions such as resonant circuits.
  • the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, performing filtering algorithms with gain.
  • a digital signal processor such as a DSP
  • tuned structures such as cavities, resonators and / or acoustic horns will be used.
  • FIG. 7 are schematically represented curves illustrating the transformation, by means of the method of FIG. 2, of characteristics of compression or expansion of a signal given by way of example.
  • the output signal OUT (ordinate axis) is represented as a function of the input signal IN (abscissa axis).
  • the insert (a) in Figure 7 represents the compression curve obtained after compression of the measured signal.
  • the amplification rate of the circuit considered decreases until it becomes negative as a function of the increase in the input signal. There is therefore a very pronounced level regulation effect.
  • signal compression will be applied by functions such as compressor circuits, such as amplifiers with variable gain depending on the input level.
  • signal compression will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, performing compression algorithms.
  • the insert (b) in Figure 7 represents the expansion curve obtained after expansion of the measured signal.
  • the amplification rate of the circuit considered increases as a function of the increase in the input signal. It therefore has the effect of restoring the dynamics of the compressed signal, in order to improve ventilation.
  • the expansion of the signal will be applied by functions such as expansion circuits, such as amplifiers with variable gain depending on the input level.
  • the expansion of the signal will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, performing expansion algorithms.
  • the insert (a) of FIG. 8 represents the spectral analysis made up of a fundamental frequency F and its harmonics Hn evoking a high degree of distortion.
  • a high rate of distortion involves adding unwanted signals that were not present in the original signal. This high rate of distortion is mainly due to electrical and mechanical faults in reproduction systems or to phase and time nonlinearity of the system. It is also possible to raise the distortion rate of the signal to simulate faults which did not exist at the origin, to color the sound. By color, we mean, in general, to give specific characteristics to the audio signal. Controlled distortion can, for example, make it possible to approximate the harmonic distortion characteristics of high efficiency loudspeakers.
  • analog processing the increase in distortion will be obtained by adding multiple frequencies at the chosen fundamental.
  • the increase in distortion will be achieved by a digital signal processor, such as a DSP, executing algorithms that generate harmonic frequencies.
  • FIG. 9 are shown different orientations of sounds coming from loudspeakers according to different directivity characteristics.
  • the insert (a) in figure 9 represents an open horizontal directivity diagram, showing the diffusion of sounds on the walls M, thus increasing the percentage of reverberated sounds interfering with the direct sounds.
  • the inserts (b) and (c) of figure 9 represent more closed directivity diagrams making it possible to limit the reverberations on the walls M. Listener A will thus be able to hear more direct sounds than reverberated sounds. This result is obtained by a combination of mechanical acoustic and electrical solutions such as the addition of loudspeakers, waveguide and / or the control of a variation of time and phase between them.
  • curves S1, S2 showing the amplitude (y-axis) of a sampled signal as a function of time (x-axis).
  • the reference S designates the corresponding analog signal before sampling.
  • the insert (a) in Figure 10 represents the curve S1 of a coarse sampling in time and in quantization.
  • this is the CD standard characterized by the 16-bit format, with a sampling frequency of 44.1 kHz.
  • the insert (b) of FIG. 10 represents the curve S2 of a finer sampling in time and in quantization.
  • This transformation is done by increasing the number of bits, to go for example from 16 bits to 24 bits, and increasing the number of samples per unit of time, to, for example, go from a frequency of sampling from 44.1kHz to 192kHz.
  • This transformation makes it possible to decrease the distortion rate by adding signals by interpolation, which reduce the size of the increments. Listening comfort is thus increased.
  • This transformation is performed digitally by an asynchronous sampling converter, better known by the acronym ASRC, from the English Asynchronous Sample Rate Converter.
  • the positioning of the absolute phase is shown, which corresponds to the electrical polarity of the group of loudspeakers at the impulse response, which makes it possible to modify the sensation of depth of the sound scene.
  • the insert (a) in Figure 11 represents a negative impulse response I- for a perception of sound proximity (position P1).
  • the insert (b) of figure 11 represents a positive impulse response I + for an increased perception of the stage depth (position P2).
  • FIG. 12 illustrates several possible positions C1, C2, C3 of the reference phase.
  • the reference phase is a straight line at 0 degrees, as a function of a desired position relative to the device such as a loudspeaker.
  • this position can be at a more or less distant negative distance for an increased perception of scene depth. It can also be located at a more or less distant positive distance to give a feeling of proximity to the stage.
  • This transformation can be carried out digitally by a processor, such as a DSP, which recalculates the right phase at the chosen distance.
  • a processor such as a DSP
  • FIG. 13 are shown different cases of distribution of the passband by loudspeaker, corresponding to the displacement of the cutoff frequency (s).
  • the insert (a) in Figure 13 represents a cutoff frequency FC1 shifted towards the bass (low frequencies), having the effect of increasing the distortion rate and reducing the directivity of the device.
  • the insert (b) of figure 13 represents a bandwidth distributed uniformly (cut-off frequency FC2 located essentially in the middle of the frequency band), to balance the zone of use between the different high- loudspeakers, taking into consideration the mechanical, electrical, admissible power and / or directivity limits.
  • the insert (c) of FIG. 13 represents a cutoff frequency FC3 shifted towards the high frequencies of the audio band, to protect the loudspeaker intended to receive these frequencies, which then receives less energy. On the other hand, this increases the directivity of the device.
  • the shift of the cutoff frequency and the slopes is effected by changing the type of filter and its parameterization, as well in analog as in digital.
  • the controller automatically adapts the selection of a typical profile based on the determined musical style information of a music title (or piece).
  • the controller is configured to automatically recognize a musical genre from the signal being played. The controller can thus determine what type of music is being played and adjust its settings automatically, in order to adapt to the recording conditions and the type of work being played. The description is particularly applicable in the case where the system includes two separate active multi-channel speakers (left / right).
  • music recognition is achieved by sampling the signal and then analyzing the signal by one or more possible means, such as online services or applications, such as Shazam or Gracenote (trademarks) or the like, and / or by detecting and comparing music samples with reference data stored in a remote database via an internet connection or a local database.
  • the determination of the type of music can also be done via the information contained in the music file (ID3 tag for the MP3 format for example), or by any other means of determination, such as a determination algorithm based on one or more characteristics of the music (tempo, harmonic content, etc.).
  • the way of recognizing can differ depending on whether the recognition is done in the receivers (speakers) or in the transmitter.
  • the recognition is done in the receivers, there will have to be a synchronization between the receivers, of the result, in order to avoid any disparity of settings between the receivers.
  • the model that will preferably be used will be the master / slave: the "master" device will be responsible for determining the type of music and the setting to be applied and share the result with the "slave" devices which will apply the requested setting program which will be stored in each of them.
  • the analysis can also be done in the transmitter which will then take the status of “master”.
  • the control unit chooses a typical profile corresponding to the identified musical genre.
  • the typical profile can be a collection of settings or "formulas" relating to one or more characteristics of the signal, and the combination of these settings changes the behavior of the loudspeaker.
  • a single speaker can therefore behave acoustically like another designed differently or intended for another type of music.
  • the loudspeakers may be delivered with a few basic settings (four for example) predefined by the loudspeaker manufacturer and subsequently updated by the user.
  • the settings may relate to one or part of the following elements: gain, phase, time, distortion, passband, distribution of passband per speaker, dynamic range compression, directivity, absolute phase, equalization.
  • a typical profile corresponding to a musical genre called modern music can include the following settings:
  • phase rotations induced by the different filtering are kept, (they will not be corrected).
  • a high pass filter cuts signals with frequencies below 60Hz
  • a typical profile corresponding to a so-called acoustic musical genre can include the following settings:
  • the signal gain adjustment is chosen so that there is no difference in amplitude between the frequency bands.
  • Directivity is controlled on axis and off axis.
  • phase and time curves are straight when the signal is transmitted (front of the speaker)
  • the equalization is chosen to linearize the frequency response amplitude curve as much as possible.

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Abstract

Disclosed are a method and an associated device for transforming multiple characteristics of an audio signal. The invention relates to a method and an associated device for the combined conversion of multiple characteristics of an audio signal. The changes allow the signal to be typed on the basis of a profile selected by a control unit. The method and the device according to the invention are particularly intended for the field of loudspeakers.

Description

TITRE : Procédé et dispositif associé pour transformer des caractéristiques d’un signal audio TITLE: Method and associated device for transforming characteristics of an audio signal
La présente invention concerne un procédé et son dispositif associé permettant de transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio destiné à un haut-parleur. Le dispositif comprend, pour toutes ou une partie des bandes, un processeur et un amplificateur. Le processeur est relié à un module de commande permettant de sélectionner un mode de transformation des caractéristiques du signal. The present invention relates to a method and its associated device for transforming in a combined manner several characteristics of an audio signal intended for a loudspeaker. The device comprises, for all or part of the bands, a processor and an amplifier. The processor is connected to a control module making it possible to select a mode for transforming the characteristics of the signal.
Par haut-parleur, nous entendons, de manière générale, tous types de transducteurs électro et mécano-acoustiques. By loudspeaker, we mean, in general, all types of electro and mechanical-acoustic transducers.
De la publication US6697492 est connu un système de haut-parleurs acoustiques à traitement de signaux numériques. From the publication US6697492 is known an acoustic loudspeaker system with digital signal processing.
Le système compare le signal de sortie à celui d’entrée à l'aide d'un capteur. Cette comparaison sert à effectuer une correction de façon à rendre le signal de sortie conforme à celui d'entrée. The system compares the output signal to the input signal using a sensor. This comparison is used to make a correction so as to make the output signal conform to the input signal.
Ce dispositif d'égaliseur permet la modification d'un signal en gain (dB) sur certaines bandes de fréquences avec des coefficients adaptés à chaque largeur de bande du haut-parleur à corriger. This equalizer device allows the modification of a signal in gain (dB) on certain frequency bands with coefficients adapted to each bandwidth of the loudspeaker to be corrected.
Ce dispositif présente comme principal inconvénient d'agir uniquement sur le paramètre du gain (dB). Cette correction permet d'atteindre une linéarité du rapport gain/fréquence, mais reste insatisfaisante au regard de tous les autres paramètres qui caractérisent la structure complexe d'un signal, comme la phase et le temps. En effet, la non linéarité de la phase et du temps ne permettent pas la reproduction fidèle à l'original. The main drawback of this device is that it acts only on the gain parameter (dB). This correction makes it possible to achieve a linearity of the gain / frequency ratio, but remains unsatisfactory with regard to all the other parameters which characterize the complex structure of a signal, such as phase and time. Indeed, the non-linearity of phase and time do not allow reproduction faithful to the original.
De la publication JP2571091 est connu un dispositif de correction de caractéristique de fréquence pour haut-parleur. Et de la publication JP2530474 est connu le procédé qui y est associé. Ils permettent la modification d'un signal en gain (dB) et en phase sur l'ensemble du spectre de fréquence. Un système numérique auto adaptatif intervient sur chaque fréquence pour linéariser la courbe amplitude/fréquence et la courbe phase/fréquence. Ce dispositif, à l’aide d’un capteur, corrige en continu le signal. From the publication JP2571091 is known a frequency characteristic correction device for a loudspeaker. And from publication JP2530474 the associated process is known. They allow the modification of a signal in gain (dB) and in phase over the entire frequency spectrum. An auto-adaptive digital system operates on each frequency to linearize the amplitude / frequency curve and the phase / frequency curve. This device, using a sensor, continuously corrects the signal.
Le principal inconvénient de la correction en continu est le retard dans le traitement et a pour conséquence de ne pas fonctionner sur les signaux dont le temps de reproduction est inférieur au temps de traitement. De plus, un signal parasite, par exemple un bruit dans la pièce, peut nuire au traitement. The main disadvantage of continuous correction is the delay in processing and has the consequence of not working on signals whose reproduction time is less than the processing time. In addition, a parasitic signal, for example noise in the room, can interfere with the treatment.
De la publication CA2098319 est connu un dispositif de traitement analogique du signal servant à corriger les inexactitudes harmoniques et de phase causées par la transduction, l'enregistrement et la lecture en direct de signaux audio. From the publication CA2098319 is known an analog signal processing device for correcting harmonic and phase inaccuracies caused by the transduction, recording and live playback of audio signals.
La correction est automatiquement et continuellement appliquée pour rétablir le réalisme du signal audio reproduit. une correction permanente et constante ne permettant pas de s'adapter aux types de musique écoutés qui requièrent un traitement différent. Correction is automatically and continuously applied to restore the realism of the reproduced audio signal. a permanent and constant correction not allowing to adapt to the types of music listened to which require a different treatment.
De la publication US2015073574 est connu un procédé permettant d'accéder à un flux de contenu à distribuer à un dispositif de lecture puis d'identifier un contenu permettant de lui délivrer un profil déterminé. Publication US2015073574 discloses a method making it possible to access a stream of content to be distributed to a reading device and then to identify a content allowing it to be delivered a determined profile.
En fonction des profils identifiés, le procédé permet la modification des paramètres d'égalisation associés à la lecture du flux de contenu. As a function of the identified profiles, the method allows modification of the equalization parameters associated with the reading of the content stream.
Ce procédé permet d'adapter l'égalisation par rapport aux informations disponibles sur le support audio, identifiées lors de la lecture, liées au profil de l'utilisateur ou par un réglage de l'utilisateur. This method makes it possible to adapt the equalization with respect to the information available on the audio medium, identified during playback, linked to the profile of the user or by a setting of the user.
Ce procédé présente comme principal inconvénient de ne proposer qu'une correction d'égalisation, c'est à dire la correction du gain (exprimé en dB) en fonction de la fréquence. Cette correction reste insatisfaisante au regard de tous les autres paramètres qui caractérisent la structure complexe d'un signal comme la phase et le temps. The main drawback of this method is that it only offers an equalization correction, that is to say the gain correction (expressed in dB) as a function of the frequency. This correction remains unsatisfactory with regard to all the other parameters which characterize the complex structure of a signal such as phase and time.
La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, elle vise à prévoir un procédé et un dispositif associé qui permettent de modifier l'ensemble des caractéristiques de la structure complexe d'un signal telles que: The present invention therefore aims to remedy these drawbacks. More particularly, it aims to provide a method and an associated device which make it possible to modify all the characteristics of the complex structure of a signal such as:
Le gain, Gain,
La phase, The sentence,
Le temps, Time,
La distorsion, Distortion,
La bande passante, Bandwidth,
La répartition de bande passante par haut-parleur, The distribution of bandwidth by loudspeaker,
La compression/expansion de dynamique, Dynamic compression / expansion,
La directivité, Directivity,
L’échantillonnage, La phase absolue, correspondant à la polarité électrique du groupe de haut- parleurs à la réponse impulsionnelle, Sampling, The absolute phase, corresponding to the electrical polarity of the group of loudspeakers at the impulse response,
Le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase. The displacement of the reference point where all frequencies are in phase.
La combinaison de ces modifications permet de typer, compenser ou améliorer un son de manière précise et instantanée en fonction d'un profil type. The combination of these modifications makes it possible to type, compensate or improve a sound in a precise and instantaneous way according to a typical profile.
Par typer, nous entendons, de manière générale, donner des caractéristiques spécifiques au signal audio. By typing, we mean, in general, to give specific characteristics to the audio signal.
Le procédé permet de transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio et se décline en une série d'actions pouvant être réalisées en une ou plusieurs étapes. The method makes it possible to transform several characteristics of an audio signal in a combined manner and is available in a series of actions which can be carried out in one or more steps.
La première action est de créer une correction visant à linéariser le signal de sortie tenant compte des défauts inhérents aux composants et à l'architecture d'une enceinte. Par enceinte nous entendons, un groupement d’un ou plusieurs haut- parleurs installés dans une structure fermée ou ouverte. The first action is to create a correction aiming to linearize the output signal taking into account the defects inherent in the components and in the architecture of an enclosure. By enclosure we mean a group of one or more loudspeakers installed in a closed or open structure.
Puis en fonction d'un profil déterminé, la deuxième action est d'appliquer une modification qui concerne l'ensemble des caractéristiques du signal. Then according to a determined profile, the second action is to apply a modification which concerns all the characteristics of the signal.
Ces deux actions de transformation du signal peuvent être réalisées en une seule étape permettant ainsi d'appliquer directement l'ensemble des transformations sélectionnées. These two signal transformation actions can be performed in a single step, thus making it possible to directly apply all of the selected transformations.
Ces modifications peuvent également être appliquées en plusieurs étapes permettant ainsi de dissocier l'action corrective, pour rendre neutre le signal, de l'action de modification pour lui ajouter un typage, une compensation, ou une amélioration. Ainsi il devient plus facile de maîtriser chacune des actions. D'autre part, cela permet de standardiser les formules de modification, car elles s'appliquent sur une base neutre du signal. These modifications can also be applied in several stages thus making it possible to dissociate the corrective action, to make the signal neutral, from the modification action to add a typing, a compensation, or an improvement. Thus it becomes easier to master each of the actions. On the other hand, it allows to standardize the modification formulas, because they are applied on a neutral basis of the signal.
L'invention concerne un procédé pour transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio destiné à un haut-parleur, le procédé comprend les actions suivantes: The invention relates to a method for transforming in a combined manner several characteristics of an audio signal intended for a loudspeaker, the method comprises the following actions:
La première action de correction consiste à mesurer le signal de sortie du ou des haut-parleurs afin de déterminer les défauts à corriger en fonction d'un gabarit de référence, puis de générer la formule de correction. Cette formule de correction est ensuite appliquée pour linéariser toutes les caractéristiques comme l'égalisation de gain, de phase, de temps et la minimisation de la distorsion. La correction ainsi appliquée pourra donc être différente en fonction du haut-parleur utilisé. La deuxième action consiste à modifier le signal neutre obtenu précédemment pour pouvoir l'adapter à un profil déterminé. La modification peut s'opérer au travers-d ‘un ou-de plusieurs critères tels que: le gain, la phase, le temps, la distorsion, la bande passante, la répartition de bande passante par haut-parleur, la compression/expansion de dynamique, la directivité, l'échantillonnage, la phase de référence correspondant à la polarité du groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle et le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase. The first corrective action consists in measuring the output signal of the loudspeaker (s) in order to determine the defects to be corrected according to a reference template, then to generate the correction formula. This correction formula is then applied to linearize all characteristics such as gain, phase, time equalization and distortion minimization. The correction thus applied may therefore be different depending on the loudspeaker used. The second action consists in modifying the neutral signal obtained previously in order to be able to adapt it to a determined profile. The modification can be made through one or more criteria such as: gain, phase, time, distortion, bandwidth, distribution of bandwidth per speaker, compression / expansion of dynamics, directivity, sampling, the reference phase corresponding to the polarity of the speaker group to the impulse response and the displacement of the reference point where all frequencies are in phase.
Selon des aspects avantageux, mais non obligatoires de l'invention, un tel procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible: According to advantageous, but not mandatory, aspects of the invention, such a method may include one or more of the following characteristics, taken in any technically acceptable combination:
L'organe de commande peut être actionné manuellement par l'utilisateur.The control unit can be operated manually by the user.
L'organe de commande peut être adapté automatiquement par la sélection d'un profil type en fonction des informations du style musical contenues sur un titre de musique. The controller can be adapted automatically by selecting a typical profile according to the musical style information contained on a music title.
L'organe de commande peut s'adapter automatiquement en fonction des informations contenues sur un service distant permettant de reconnaître le signal et d'identifier un profil type. The control unit can adapt automatically according to the information contained on a remote service making it possible to recognize the signal and identify a typical profile.
L'organe de commande peut s'adapter automatiquement en fonction des préférences de l'utilisateur identifiées par le dispositif. The controller can automatically adapt based on user preferences identified by the device.
L'organe de commande peut s'adapter automatiquement en fonction des informations reçues par des capteurs, présents dans le dispositif ou sur un site distant, mesurant des conditions climatiques telles que la température de l'air, la pression atmosphérique ou l'humidité. The control unit can adapt automatically according to the information received by sensors, present in the device or on a remote site, measuring climatic conditions such as air temperature, atmospheric pressure or humidity.
La présente invention concerne également un dispositif associé pour transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio destiné à un haut-parleur comprenant pour toutes les bandes, ou une partie, un module de transformation du signal. Le module de transformation est relié à un module de commande permettant de sélectionner un mode de transformation des caractéristiques du signal en fonction d'un profil déterminé. The present invention also relates to an associated device for transforming in a combined manner several characteristics of an audio signal intended for a loudspeaker comprising for all the bands, or a part, a signal transformation module. The transformation module is connected to a control module making it possible to select a mode of transformation of the characteristics of the signal as a function of a determined profile.
Selon des aspects avantageux, mais non obligatoires de l'invention, un tel dispositif peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible: According to advantageous, but not compulsory, aspects of the invention, such a device may include one or more of the following characteristics, taken in any technically admissible combination:
La transformation du signal peut être réalisée selon un procédé numérique à l'aide d'un processeur. La transformation du signal peut être réalisée selon un procédé analogique à l'aide de composants électriques et/ou électroniques. Signal transformation can be performed digitally using a processor. The transformation of the signal can be carried out according to an analog method using electrical and / or electronic components.
La transformation du signal peut être réalisée selon un ou plusieurs moyens mécaniques à l'aide de structures accordées, de lentilles acoustiques et/ou d'une transformation des caractéristiques géométriques du dispositif. The transformation of the signal can be carried out according to one or more mechanical means using tuned structures, acoustic lenses and / or a transformation of the geometric characteristics of the device.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés: Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the detailed description which follows, for the understanding of which reference is made to the appended drawings:
[Fig 1] La figure 1 est une représentation schématique du dispositif selon l'invention, [Fig 1] Figure 1 is a schematic representation of the device according to the invention,
[Fig 2] La figure 2 est une représentation des étapes du procédé général de transformation du signal, [Fig 2] Figure 2 is a representation of the steps of the general signal transformation process,
[Fig 3] La figure 3 illustre la transformation d’une caractéristique de fréquence d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2, [Fig 3] Figure 3 illustrates the transformation of a frequency characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 4] La figure 4 illustre la transformation d’une caractéristique de phase d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2, [Fig 4] Figure 4 illustrates the transformation of a phase characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 5] La figure 5 illustre la transformation d’une caractéristique de temps d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2, [Fig 5] Figure 5 illustrates the transformation of a time characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 6] La figure 6 illustre la transformation d’une caractéristique de bande passante d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2, [Fig 6] Figure 6 illustrates the transformation of a bandwidth characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 7] La figure 7 illustre la transformation d’une caractéristique de compression/expansion d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2,[Fig 7] Figure 7 illustrates the transformation of a compression / expansion characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 8] La figure 8 illustre la transformation d’une caractéristique de distorsion d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2, [Fig 8] Figure 8 illustrates the transformation of a distortion characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 9] La figure 9 illustre la transformation d’une caractéristique de directivité d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2, [Fig 9] Figure 9 illustrates the transformation of a directivity characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 10] La figure 10 illustre la transformation d’une caractéristique d’échantillonnage d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2, [Fig 10] Figure 10 illustrates the transformation of a sampling characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 11] La figure 11 illustre la transformation d’une caractéristique de phase absolue d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2, [Fig 11] Figure 11 illustrates the transformation of an absolute phase characteristic of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 12] La figure 12 illustre la transformation d’une caractéristique de point de référence de toutes les fréquences d’un signal audio au moyen du procédé de la figure 2, [Fig 12] Figure 12 illustrates the transformation of a reference point characteristic of all frequencies of an audio signal using the method of Figure 2,
[Fig 13] la figure 13 illustre la transformation d’un signal audio comportant la modification des fréquences de coupure au moyen du procédé de la figure 2. En référence à la figure 1 , le dispositif conforme à l'invention comprend, pour au moins une bande de fréquences, un processeur 1, tel qu’un processeur de signal 1 numérique ou analogique (par exemple sous forme de filtres discrets), qui reçoit, de façon filaire ou non, un signal audio pouvant être analogique ou numérique. Sur la figure 1 , ce signal audio acquis porte la référence IN. [Fig 13] FIG. 13 illustrates the transformation of an audio signal comprising the modification of the cut-off frequencies by means of the method of FIG. 2. Referring to Figure 1, the device according to the invention comprises, for at least one frequency band, a processor 1, such as a digital or analog signal processor 1 (for example in the form of discrete filters), which receives, whether wired or not, an audio signal which may be analog or digital. In FIG. 1, this acquired audio signal bears the reference IN.
Ce processeur de signal 1 peut effectuer le traitement de manière analogique à l'aide de composants électriques, électroniques ou de manière numérique à l'aide d'un processeur, comme un processeur numérique de traitement du signal (DSP) ou un microcontrôleur. Ce signal est amplifié en puissance de manière analogique ou numérique par un amplificateur 2. Dans le cas d'un changement de domaine analogique-numérique, il faut ajouter un convertisseur, non représenté sur la figure, pour transformer le signal depuis un signal analogique vers un signal numérique. This signal processor 1 can perform the processing analogically using electrical or electronic components or digitally using a processor, such as a digital signal processing processor (DSP) or a microcontroller. This signal is amplified in power in an analog or digital way by an amplifier 2. In the case of a change of analog-digital domain, it is necessary to add a converter, not shown in the figure, to transform the signal from an analog signal to a digital signal.
Ce signal électrique est finalement transformé en signal acoustique par un transducteur électro-acoustique, aussi nommé transducteur mécano-acoustique, tel qu’haut-parleur 3. This electrical signal is finally transformed into an acoustic signal by an electro-acoustic transducer, also called a mechanical-acoustic transducer, such as speaker 3.
Selon des exemples d’implémentation, comme dans l’exemple de la figure 1, le dispositif peut comporter une chaîne de traitement du signal incluant un tel processeur 1 , un tel amplificateur 2 et un tel transducteur 3 dédiée pour chaque bande de fréquences B1 , Bn. According to implementation examples, as in the example of FIG. 1, the device may include a signal processing chain including such a processor 1, such an amplifier 2 and such a transducer 3 dedicated for each frequency band B1, Bn.
On comprend ainsi que, dans ce cas, le dispositif comporte un processeur 1 , un amplificateur 2 et un transducteur 3 pour chaque bande de fréquences B1 , Bn. It will thus be understood that, in this case, the device comprises a processor 1, an amplifier 2 and a transducer 3 for each frequency band B1, Bn.
En variante, le dispositif comporte un processeur 1 , un amplificateur 2 et un transducteur 3 communs pour toutes les bandes de fréquences. As a variant, the device comprises a processor 1, an amplifier 2 and a transducer 3 common for all the frequency bands.
Le dispositif est complété d'un module de commande 4, appelé aussi décodeur de mode, permettant de sélectionner et de faire appliquer des modifications de signal au dispositif de manière automatique, manuelle, ou désactivée. La sélection par l’utilisateur peut être opérée au travers d’un module de sélection 7, comprenant par exemple une interface homme-machine. The device is completed with a control module 4, also called a mode decoder, making it possible to select and apply signal modifications to the device in an automatic, manual or deactivated manner. User selection can be made through a selection module 7, for example comprising a man-machine interface.
En mode automatique le dispositif peut soit recevoir un profil d'un service distant 5 par exemple celui de Gracenote (marque déposée), ou Shazam (marque déposée), ou tout service équivalent, en référence à la publication US2015073574, ou sélectionner un profil au travers d'un système de reconnaissance à l'aide d'une base de données interne, ou grâce à une intelligence artificielle. In automatic mode, the device can either receive a profile from a remote service 5, for example that of Gracenote (registered trademark), or Shazam (registered trademark), or any equivalent service, with reference to publication US2015073574, or select a profile from through a recognition system using an internal database, or through artificial intelligence.
De manière optionnelle, le dispositif peut être complété par un système mécanique ou acoustique 6 permettant de modifier les caractéristiques physiques du dispositif. Ce système de modification 6 peut être réalisé, par exemple, par la modification d'un volume de charge, par l'application d'une lentille acoustique constituée d'un ou de plusieurs déflecteurs, ou par la modification des caractéristiques d'un résonateur, ou par tout moyen équivalent. Optionally, the device can be supplemented by a mechanical or acoustic system 6 making it possible to modify the physical characteristics of the device. This modification system 6 can be achieved, for example, by modification of a load volume, by applying an acoustic lens consisting of one or more deflectors, or by modifying the characteristics of a resonator, or by any equivalent means.
De façon générale, le système 6 peut comporter un processeur mécano- acoustique 6-1 et un actionneur mécanique-acoustique 6-2. In general, the system 6 can include a mechanical-acoustic processor 6-1 and a mechanical-acoustic actuator 6-2.
De façon générale, le dispositif selon l’invention permet de transformer de manière combinée plusieurs caractéristiques d'un signal audio, choisies de façon non limitative parmi les caractéristiques suivantes : In general, the device according to the invention makes it possible to transform in a combined manner several characteristics of an audio signal, chosen without limitation from the following characteristics:
-le gain, -Gain,
-la phase, -the sentence,
-le temps, -time,
-la distorsion, -the distortion,
-la bande passante, -bandwidth,
-la répartition de bande passante par haut-parleur, -the distribution of bandwidth by loudspeaker,
-la compression/expansion de dynamique, -the compression / expansion of dynamics,
-la directivité, -the directivity,
-l’échantillonnage, -sampling,
-la phase absolue, correspondant à la polarité électrique (polarité de branchement) du groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle, -the absolute phase, corresponding to the electrical polarity (connection polarity) of the group of loudspeakers at the impulse response,
-le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase. -the displacement of the reference point where all the frequencies are in phase.
La combinaison de plusieurs de ces modifications de caractéristiques du signal audio permet de typer, de compenser ou d’améliorer le son correspondant de manière précise et instantanée en fonction d'un profil type. Par « typer », on entend ici donner des caractéristiques spécifiques au signal audio. The combination of several of these changes in audio signal characteristics allows the corresponding sound to be typed, compensated or enhanced precisely and instantly based on a typical profile. By “typing” is meant here to give specific characteristics to the audio signal.
Le diagramme de flux de la figure 2 représente le procédé général de transformation du signal intégrant une action de correction et une autre de modification selon un mode de réalisation de l’invention. The flow diagram of Figure 2 shows the general signal transformation process integrating a corrective action and another modification according to one embodiment of the invention.
Par exemple, l’exécution des étapes du procédé de transformation est pilotée par l’organe de commande 4 du dispositif selon l’invention. For example, the execution of the steps of the transformation process is controlled by the control unit 4 of the device according to the invention.
Le procédé commence à une étape 100 par la mesure du signal de sortie des haut-parleurs. Cette mesure peut être réalisée en laboratoire au moment de la conception du dispositif à l'aide d'un système composé d'un générateur, d'un micro, d'un système de traitement de signal relié à un ordinateur, ce dernier exécutant un logiciel d'acquisition et de traitement de l'information. Puis, les défauts à corriger sont définis à une étape 102 par l'analyse des différences entre le signal d'entrée et un gabarit de référence. Ce dernier représente la courbe idéale de la caractéristique concernée comme le gain, la phase, le temps et la distorsion. The method begins at a step 100 by measuring the output signal from the loudspeakers. This measurement can be carried out in the laboratory when the device is being designed using a system made up of a generator, a microphone, a signal processing system connected to a computer, the latter running a information acquisition and processing software. Then, the defects to be corrected are defined in a step 102 by analyzing the differences between the input signal and a reference template. The latter represents the ideal curve of the characteristic concerned such as gain, phase, time and distortion.
Ensuite, à l’étape 104, une formule de correction est élaborée sur la base de cette analyse et des critères retenus. En fonction du type de traitement choisi, elle pourra comporter l’application d'un algorithme pour un traitement numérique, d'un schéma de traitement analogique composé d'un ensemble de composants électriques et/ou électroniques, ou d'un algorithme de commande du système mécanique 6. Then, in step 104, a correction formula is developed on the basis of this analysis and the selected criteria. Depending on the type of processing chosen, it may include the application of an algorithm for digital processing, of an analog processing diagram made up of a set of electrical and / or electronic components, or of a control algorithm. of the mechanical system 6.
Le système applique par la suite, lors d’une étape 106, la formule de correction pour linéariser toutes les caractéristiques du signal, afin de reproduire sa neutralité d'origine. En fonction du type de traitement choisi, la formule peut être appliquée directement par le processeur 1 dans le cas d'un traitement numérique, par un filtrage actif ou passif dans le cas d'un traitement analogique ou par le système mécanique 6 pouvant transformer les caractéristiques géométriques du dispositif. The system then applies, in a step 106, the correction formula to linearize all the characteristics of the signal, in order to reproduce its original neutrality. Depending on the type of processing chosen, the formula can be applied directly by the processor 1 in the case of digital processing, by active or passive filtering in the case of analog processing or by the mechanical system 6 which can transform the geometric characteristics of the device.
Une fois le signal rendu linéaire, des formules de modification sont appliquées à l’étape 108 pour typer les caractéristiques en fonction d’un profil retenu. Ces formules sont créées au préalable par retour d'expérience en fonction de chaque profil recherché, par exemple, un type de musique, un type de prise de son, un type de reproduction ou d'ambiance. Ces formules sont par exemple choisies, après l’acquisition préalable d’un profil (étape 110), en fonction du profil sélectionné en mode manuel par l'utilisateur ou en mode automatique par le module de commande 4. En mode automatique, le dispositif peut recevoir un profil du service distant 5 ou d'une base de données interne (étape 112). Once the signal has been made linear, modification formulas are applied in step 108 to type the characteristics according to a chosen profile. These formulas are created beforehand by experience feedback as a function of each desired profile, for example, a type of music, a type of sound recording, a type of reproduction or atmosphere. These formulas are for example chosen, after the prior acquisition of a profile (step 110), as a function of the profile selected in manual mode by the user or in automatic mode by the control module 4. In automatic mode, the device can receive a profile from the remote service 5 or from an internal database (step 112).
Puis, lors de l’étape 114, ce signal est amplifié en puissance de manière analogique ou numérique par un ou plusieurs des amplificateurs 2. Then, during step 114, this signal is amplified in power analogically or digitally by one or more of the amplifiers 2.
Enfin, lors d’une étape 116, ce signal électrique est transformé en signal acoustique par un haut-parleur 3, ou par tout transducteur équivalent. Finally, during a step 116, this electrical signal is transformed into an acoustic signal by a loudspeaker 3, or by any equivalent transducer.
Optionnellement, l'organe de commande 4 s'adapte automatiquement en fonction des informations reçues par des capteurs, présents dans le dispositif ou sur un site distant, mesurant des conditions climatiques telles que la température de l'air, la pression atmosphérique ou l'humidité. Optionally, the control unit 4 adapts automatically according to the information received by sensors, present in the device or on a remote site, measuring climatic conditions such as air temperature, atmospheric pressure or humidity.
Sur la figure 3 sont représentées des courbes montrant, pour un signal audio mesuré donné à titre d’exemple, la transformation de la courbe d'amplitude du signal (axe des ordonnées) en fonction de la fréquence (axe des abscisses) pour différents stades de cette transformation. In FIG. 3 are represented curves showing, for a measured audio signal given by way of example, the transformation of the amplitude curve of the signal (y-axis) as a function of frequency (x-axis) for different stages of this transformation.
L’insert (a) de la figure 3 représente un exemple de signal mesuré lors de l’étape 100 précédemment décrite. Par exemple, ce signal n’est pas idéal du fait des caractéristiques intrinsèques des composants du dispositif. Dans l'état de la technique, tous les haut-parleurs déforment le signal qu'ils traitent. The insert (a) of FIG. 3 represents an example of a signal measured during step 100 described above. For example, this signal is not ideal due to the intrinsic characteristics of the components of the device. In the state of the art, all the loudspeakers distort the signal which they process.
L’insert (b) de la figure 3 représente cette même courbe corrigée, par exemple après application de l’étape 106. Elle est définie par l'objectif de niveler de façon la plus égale possible toutes les amplitudes en fonction des fréquences. Dans le cas d'un traitement analogique, la correction sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits bouchons. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, qui corrigera le gain du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs. The insert (b) of FIG. 3 represents this same corrected curve, for example after application of step 106. It is defined by the objective of leveling all the amplitudes as equally as possible as a function of the frequencies. In the case of analog processing, the correction will be applied by functions such as filters, for example, trap circuits. In the case of digital processing, the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, which will correct the gain of the signal for each frequency processed. In the case of mechanical treatment, use will be made of tuned structures such as cavities, resonators, deflectors and / or absorbers.
L’insert (c) de la figure 3 est un exemple de courbe modifiée après application de l’étape 108. Cette carte de modification d'amplitude naît d'un retour d’expérience dans le monde de la prise de son ou de sa reproduction. Dans le cas d'un traitement analogique, la modification sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits bouchons. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, par exemple, un DSP qui corrigera le gain du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs. The insert (c) of FIG. 3 is an example of a curve modified after application of step 108. This amplitude modification map arises from experience feedback in the world of sound recording or sound recording. reproduction. In the case of analog processing, the modification will be applied by functions such as filters, for example, trap circuits. In the case of digital processing, the correction will be applied by a digital signal processor, for example, a DSP which will correct the gain of the signal for each frequency processed. In the case of mechanical treatment, use will be made of tuned structures such as cavities, resonators, deflectors and / or absorbers.
Dans la figure 4 sont représentées des courbes montrant, pour le signal de la figure 3, les étapes de la transformation de la courbe de phase de ce signal (axe des ordonnées) en fonction de la fréquence (axe des abscisses) à différentes étapes de la transformation précédemment décrite. In FIG. 4 are represented curves showing, for the signal of FIG. 3, the stages of the transformation of the phase curve of this signal (y-axis) as a function of the frequency (x-axis) at different stages of the transformation described above.
L’insert (a) de la figure 4 représente un signal mesuré lors de l’étape 100. Là encore, ce signal est non idéal du fait des caractéristiques intrinsèques des composants du dispositif. Dans l'état de la technique, tous les haut-parleurs déforment le signal qu'ils traitent. The insert (a) of FIG. 4 represents a signal measured during step 100. Again, this signal is not ideal due to the intrinsic characteristics of the components of the device. In the state of the art, all the loudspeakers distort the signal which they process.
L’insert (b) de la figure 4 représente cette même courbe corrigée après l’étape 106. Elle est définie par l'objectif de niveler de façon la plus égale possible toutes les phases en fonction des fréquences. Dans le cas d'un traitement analogique, la correction sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits de phase. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, qui corrigera la phase du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs. The insert (b) of FIG. 4 represents this same curve corrected after step 106. It is defined by the objective of leveling all the phases as equally as possible as a function of the frequencies. In the case of analog processing, the correction will be applied by functions such as filters, for example, phase circuits. In the case of digital processing, the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, which will correct the phase of the signal for each frequency processed. In the case of mechanical treatment, use will be made of tuned structures such as cavities, resonators, deflectors and / or absorbers.
L’insert (b) de la figure 4 est un exemple de courbe modifiée après l’étape 108. Cette carte de modification de phase est définie pour se rapprocher des variations de phase des enceintes de studio ou de reproduction. Dans le cas d'un traitement analogique, la modification sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits de phase. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, par exemple un DSP, qui corrigera la phase du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs. The insert (b) of Figure 4 is an example of a curve modified after step 108. This phase modification map is defined to approximate the phase variations of studio or reproduction speakers. In the case of analog processing, the modification will be applied by functions such as filters, for example, phase circuits. In the case of digital processing, the correction will be applied by a digital signal processor, for example a DSP, which will correct the phase of the signal for each processed frequency. In the case of mechanical treatment, use will be made of tuned structures such as cavities, resonators, deflectors and / or absorbers.
Sur la figure 5 sont représentées des courbes montrant, pour un signal audio mesuré donné à titre d’exemple, la transformation de la courbe de temps du signal (axe des ordonnées) en fonction de la fréquence (axe des abscisses) pour différents stades de cette transformation. In FIG. 5 are represented curves showing, for a measured audio signal given by way of example, the transformation of the time curve of the signal (y-axis) as a function of the frequency (x-axis) for different stages of this transformation.
L’insert (a) de la figure 5 représente un exemple de signal mesuré lors de l’étape 100 précédemment décrite. Par exemple, ce signal n’est pas idéal du fait des caractéristiques intrinsèques des composants du dispositif. Dans l'état de la technique, tous les transducteurs déforment le signal qu'ils traitent. The insert (a) of FIG. 5 represents an example of a signal measured during step 100 described above. For example, this signal is not ideal due to the intrinsic characteristics of the components of the device. In the state of the art, all the transducers distort the signal that they process.
L’insert (b) de la figure 5 représente cette même courbe corrigée, par exemple après application de l’étape 106. Elle est définie par l'objectif de niveler de façon la plus égale possible le temps en fonction des fréquences. Dans le cas d'un traitement analogique, la correction sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits de phase avec leurs modifications sur le temps. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, qui corrigera le temps du signal pour chaque fréquence traitée. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à un décalage physique des haut-parleurs dans l'espace et possiblement des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs. The insert (b) of FIG. 5 represents this same corrected curve, for example after application of step 106. It is defined by the objective of leveling the time as evenly as possible as a function of the frequencies. In the case of analog processing, the correction will be applied by functions such as filters, for example, phase circuits with their modifications over time. In the case of digital processing, the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, which will correct the signal time for each frequency processed. In the case of mechanical treatment, a physical offset of the loudspeakers in space and possibly of the tuned structures such as cavities, resonators, baffles and / or absorbers will be used.
L’insert (c) de la figure 5 est un exemple de courbe modifiée après application de l’étape 108. Cette carte de modification est définie pour se rapprocher des variations de temps des enceintes de studio ou de reproduction. Dans le cas d'un traitement analogique, la modification sera appliquée par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits de phase. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, par exemple, un DSP qui corrigera le temps du signal pour chaque fréquence traitée. The insert (c) of FIG. 5 is an example of a curve modified after application of step 108. This modification map is defined to approximate the variations in time of the studio or reproduction speakers. In the case of a analog processing, the modification will be applied by functions such as filters, eg phase circuits. In the case of digital processing, the correction will be applied by a digital signal processor, for example, a DSP which will correct the signal time for each processed frequency.
. Plus précisément, le traitement a pour but de corriger le temps pour chacune des bandes de la décomposition (ou analyse) fréquentielle du signal. . More precisely, the purpose of the processing is to correct the time for each of the bands of the frequency decomposition (or analysis) of the signal.
Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à un décalage physique des haut-parleurs dans l'espace et possiblement des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des déflecteurs et/ou des absorbeurs. In the case of mechanical treatment, a physical offset of the loudspeakers in space and possibly of the tuned structures such as cavities, resonators, baffles and / or absorbers will be used.
La figure 6 représente la courbe d'un signal de réponse en fréquence d’un signal audio donné à titre d’exemple, pour illustrer la transformation de la courbe de la bande passante au moyen du procédé de la figure 2. Le trait continu représente un premier signal de réponse, correspondant à la réponse en fréquence typiquement fournie par les transducteurs par leurs performances intrinsèques. FIG. 6 represents the curve of a frequency response signal of an audio signal given by way of example, to illustrate the transformation of the curve of the passband by means of the method of FIG. 2. The solid line represents a first response signal, corresponding to the frequency response typically provided by the transducers by their intrinsic performance.
Par comparaison, les traits pointillés représentent deux signaux modifiés correspondant respectivement à une courbe de réponse raccourcie ou étendue. By comparison, the dotted lines represent two modified signals corresponding respectively to a shortened or extended response curve.
D'une part cette courbe peut être raccourcie (rétrécie) au niveau des graves et des aigus pour protéger les haut-parleurs et limiter la distorsion mécanique qui vient polluer le reste du spectre. Dans le cas d'un traitement analogique, le raccourcissement de la bande passante sera appliqué par des fonctions telles que des filtres, par exemple, des circuits passe-haut et/ou passe-bas. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes de filtrage passe haut et/ou passe bas. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs, des courts-circuits acoustiques et/ou des absorbeurs. On the one hand, this curve can be shortened (narrowed) at the bass and treble levels to protect the loudspeakers and limit the mechanical distortion which pollutes the rest of the spectrum. In the case of analog processing, the shortening of the passband will be applied by functions such as filters, for example, high pass and / or low pass circuits. In the case of digital processing, the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, performing high pass and / or low pass filter algorithms. In the case of mechanical treatment, use will be made of tuned structures such as cavities, resonators, acoustic short circuits and / or absorbers.
D'autre part cette courbe peut être allongée (élargie) le plus possible pour améliorer la restitution du signal sonore. Dans le cas d'un traitement analogique, l'allongement de la bande passante sera appliqué par des fonctions telles que des circuits résonnants. Dans le cas d'un traitement numérique, la correction sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes de filtrage avec du gain. Dans le cas d'un traitement mécanique, on fera appel à des structures accordées telles que des cavités, des résonateurs et/ou des pavillons acoustiques. On the other hand, this curve can be lengthened (widened) as much as possible to improve the restitution of the sound signal. In the case of analog processing, the extension of the bandwidth will be applied by functions such as resonant circuits. In the case of digital processing, the correction will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, performing filtering algorithms with gain. In the case of mechanical treatment, tuned structures such as cavities, resonators and / or acoustic horns will be used.
Sur la figure 7 sont représentés schématiquement des courbes illustrant la transformation, au moyen du procédé de la figure 2, de caractéristiques de compression ou d’expansion d’un signal donné à titre d’exemple. Sur ces courbes, le signal de sortie OUT (axe des ordonnées) est représenté en fonction du signal d’entrée IN (axe des abscisses). In FIG. 7 are schematically represented curves illustrating the transformation, by means of the method of FIG. 2, of characteristics of compression or expansion of a signal given by way of example. On these curves, the output signal OUT (ordinate axis) is represented as a function of the input signal IN (abscissa axis).
L’insert (a) de la figure 7 représente la courbe de compression obtenue après compression du signal mesuré. En mode compression, le taux d'amplification du circuit considéré diminue jusqu'à devenir négatif en fonction de l'augmentation du signal d'entrée. Il y a donc un effet de régulation de niveau très prononcé. Dans le cas d'un traitement analogique, la compression du signal sera appliquée par des fonctions telles que des circuits compresseurs, comme des amplificateurs à gain variable en fonction du niveau d'entrée. Dans le cas d'un traitement numérique, la compression du signal sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes de compression. The insert (a) in Figure 7 represents the compression curve obtained after compression of the measured signal. In compression mode, the amplification rate of the circuit considered decreases until it becomes negative as a function of the increase in the input signal. There is therefore a very pronounced level regulation effect. In the case of analog processing, signal compression will be applied by functions such as compressor circuits, such as amplifiers with variable gain depending on the input level. In the case of digital processing, signal compression will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, performing compression algorithms.
L’insert (b) de la figure 7 représente la courbe d'expansion obtenue après expansion du signal mesuré. En mode expansion, le taux d'amplification du circuit considéré augmente en fonction de l'augmentation du signal d'entrée. Il a donc pour effet de restituer la dynamique du signal compressé, afin d'en améliorer l'aération. Dans le cas d'un traitement analogique, l'expansion du signal sera appliquée par des fonctions telles que des circuits expanseurs, comme des amplificateurs à gain variable en fonction du niveau d'entrée. Dans le cas d'un traitement numérique, l'expansion du signal sera appliquée par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes d'expansion. The insert (b) in Figure 7 represents the expansion curve obtained after expansion of the measured signal. In expansion mode, the amplification rate of the circuit considered increases as a function of the increase in the input signal. It therefore has the effect of restoring the dynamics of the compressed signal, in order to improve ventilation. In the case of analog processing, the expansion of the signal will be applied by functions such as expansion circuits, such as amplifiers with variable gain depending on the input level. In the case of digital processing, the expansion of the signal will be applied by a digital signal processor, such as a DSP, performing expansion algorithms.
Sur la figure 8 sont représentées des courbes montrant, pour un signal audio mesuré donné à titre d’exemple, la transformation du signal obtenue en modifiant des caractéristiques de distorsion, au moyen du procédé de la figure 2. In FIG. 8 are shown curves showing, for a measured audio signal given by way of example, the transformation of the signal obtained by modifying the distortion characteristics, by means of the method of FIG. 2.
L’insert (a) de la figure 8 représente l'analyse spectrale constituée d'une fréquence fondamentale F et de ses harmoniques Hn évoquant un taux de distorsion élevé. Un taux de distorsion élevé implique l'ajout de signaux non désirés et non présents dans le signal d'origine. Ce taux de distorsion élevé est principalement dû aux défauts électriques et mécaniques des systèmes de reproduction ou par une non linéarité de phase et de temps du système. On peut également élever le taux de distorsion du signal pour simuler des défauts non existants à l'origine, pour colorer le son. Par colorer, nous entendons, de manière générale, donner des caractéristiques spécifiques au signal audio. Une distorsion maîtrisée peut, par exemple, permettre de se rapprocher des caractéristiques de distorsion harmonique des haut-parleurs à haut rendement. Dans le cas d'un traitement analogique, l'augmentation de la distorsion sera obtenue par ajout de fréquences multiples à la fondamentale choisie. Dans le cas d'un traitement numérique, l'augmentation de la distorsion sera obtenue par un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes générant des fréquences harmoniques. The insert (a) of FIG. 8 represents the spectral analysis made up of a fundamental frequency F and its harmonics Hn evoking a high degree of distortion. A high rate of distortion involves adding unwanted signals that were not present in the original signal. This high rate of distortion is mainly due to electrical and mechanical faults in reproduction systems or to phase and time nonlinearity of the system. It is also possible to raise the distortion rate of the signal to simulate faults which did not exist at the origin, to color the sound. By color, we mean, in general, to give specific characteristics to the audio signal. Controlled distortion can, for example, make it possible to approximate the harmonic distortion characteristics of high efficiency loudspeakers. In the case of analog processing, the increase in distortion will be obtained by adding multiple frequencies at the chosen fundamental. In the case of digital processing, the increase in distortion will be achieved by a digital signal processor, such as a DSP, executing algorithms that generate harmonic frequencies.
L’insert (b) de la figure 8 représente l'analyse spectrale constituée d'une fondamentale et de ses harmoniques évoquant un taux de distorsion affaibli après transformation. Un taux de distorsion faible implique un signal reproduit plus proche de l'original. Dans le cas d'un traitement analogique, l'affaiblissement de la distorsion sera obtenu par suppression des fréquences indésirables grâce à des fonctions de filtrage ou de corrections de phase et de temps. Dans le cas d'un traitement numérique, l'affaiblissement de la distorsion sera obtenu à l’aide d’un processeur de signal numérique, tel qu'un DSP, exécutant des algorithmes de filtrage et/ou de correction de phase et de temps. Insert (b) in Figure 8 represents the spectral analysis consisting of a fundamental and its harmonics suggesting a weakened distortion rate after transformation. A low distortion rate implies a reproduced signal closer to the original. In the case of analog processing, the attenuation of the distortion will be obtained by removing unwanted frequencies by means of filtering functions or phase and time corrections. In the case of digital processing, the distortion attenuation will be obtained using a digital signal processor, such as a DSP, performing phase and time filtering and / or correction algorithms. .
Sur la figure 9 sont représentées différentes orientations de sons provenant de haut-parleurs HP selon des caractéristiques de directivité différentes. In FIG. 9 are shown different orientations of sounds coming from loudspeakers according to different directivity characteristics.
L’insert (a) de la figure 9 représente un diagramme de directivité horizontale ouvert, mettant en évidence la diffusion des sons sur les murs M, augmentant ainsi le pourcentage de sons réverbérés venant parasiter les sons directs. The insert (a) in figure 9 represents an open horizontal directivity diagram, showing the diffusion of sounds on the walls M, thus increasing the percentage of reverberated sounds interfering with the direct sounds.
Les inserts (b) et (c) de la figure 9 représentent des diagrammes de directivité plus fermés permettant de limiter les réverbérations sur les murs M. L'auditeur A pourra ainsi entendre plus de sons directs que de sons réverbérés. Ce résultat est obtenu par une combinaison de solutions mécano acoustiques et électriques telles que l'ajout de haut-parleurs, de guide d'ondes et/ou la maîtrise d'une variation de temps et de phase entre eux. The inserts (b) and (c) of figure 9 represent more closed directivity diagrams making it possible to limit the reverberations on the walls M. Listener A will thus be able to hear more direct sounds than reverberated sounds. This result is obtained by a combination of mechanical acoustic and electrical solutions such as the addition of loudspeakers, waveguide and / or the control of a variation of time and phase between them.
Sur la figure 10 sont représentées des courbes S1, S2 montrant l’amplitude (axe des ordonnées) d'un signal échantillonné en fonction du temps (axe des abscisses). La référence S désigne le signal analogique correspondant avant échantillonnage. In Figure 10 are shown curves S1, S2 showing the amplitude (y-axis) of a sampled signal as a function of time (x-axis). The reference S designates the corresponding analog signal before sampling.
L’insert (a) de la figure 10 représente la courbe S1 d'un échantillonnage grossier en temps et en quantification. Par exemple, il s’agit de la norme CD caractérisé par le format 16 bits, avec une fréquence d’échantillonnage de 44.1 kHz. The insert (a) in Figure 10 represents the curve S1 of a coarse sampling in time and in quantization. For example, this is the CD standard characterized by the 16-bit format, with a sampling frequency of 44.1 kHz.
L’insert (b) de la figure 10 représente la courbe S2 d'un échantillonnage plus fin en temps et en quantification. Cette transformation se fait par l'augmentation du nombre de bits, pour passer par exemple de 16 bits à 24 bits, et l'augmentation du nombre d'échantillons par unité de temps, pour, par exemple, passer d’une fréquence d’échantillonnage de 44.1kHz à 192 kHz. Cette transformation permet de diminuer le taux de distorsion en ajoutant des signaux par interpolation, qui réduisent la taille des incréments. Le confort d’écoute est ainsi augmenté. Cette transformation est réalisée en numérique par un convertisseur d’échantillonnage asynchrone, plus connu sous l’acronyme d'ASRC, issu de l'anglais Asynchronous Sample Rate Converter. The insert (b) of FIG. 10 represents the curve S2 of a finer sampling in time and in quantization. This transformation is done by increasing the number of bits, to go for example from 16 bits to 24 bits, and increasing the number of samples per unit of time, to, for example, go from a frequency of sampling from 44.1kHz to 192kHz. This transformation makes it possible to decrease the distortion rate by adding signals by interpolation, which reduce the size of the increments. Listening comfort is thus increased. This transformation is performed digitally by an asynchronous sampling converter, better known by the acronym ASRC, from the English Asynchronous Sample Rate Converter.
Dans le procédé de la figure 11 est représenté le positionnement de la phase absolue, qui correspond à la polarité électrique du groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle, ce qui permet de modifier la sensation de profondeur de la scène sonore. In the method of FIG. 11, the positioning of the absolute phase is shown, which corresponds to the electrical polarity of the group of loudspeakers at the impulse response, which makes it possible to modify the sensation of depth of the sound scene.
L’insert (a) de la figure 11 représente une réponse impulsionnelle négative I- pour une perception de proximité du son (position P1). The insert (a) in Figure 11 represents a negative impulse response I- for a perception of sound proximity (position P1).
L’insert (b) de la figure 11 représente une réponse impulsionnelle positive I+ pour une perception accrue de la profondeur de scène (position P2). The insert (b) of figure 11 represents a positive impulse response I + for an increased perception of the stage depth (position P2).
On peut passer de l'une à l'autre en inversant la polarité du branchement du groupe de haut-parleurs. You can switch from one to the other by reversing the polarity of the speaker group connection.
Dans le procédé de la figure 12 est représenté le positionnement de la phase de référence. In the method of FIG. 12, the positioning of the reference phase is shown.
La figure 12 illustre plusieurs positionnements possibles C1 , C2, C3 de phase de référence. La phase de référence est une droite à 0 degré, en fonction d'une position souhaitée par rapport au dispositif tel qu'un haut-parleur HP. Par exemple, cette position peut se trouver à une distance négative plus ou moins éloignée pour une perception accrue de profondeur de scène. Elle peut aussi se trouver à une distance positive plus ou moins éloignée pour donner une sensation de proximité de la scène. FIG. 12 illustrates several possible positions C1, C2, C3 of the reference phase. The reference phase is a straight line at 0 degrees, as a function of a desired position relative to the device such as a loudspeaker. For example, this position can be at a more or less distant negative distance for an increased perception of scene depth. It can also be located at a more or less distant positive distance to give a feeling of proximity to the stage.
Cette transformation peut être réalisée en numérique par un processeur, tel qu'un DSP, qui recalcule la phase droite à la distance choisie. This transformation can be carried out digitally by a processor, such as a DSP, which recalculates the right phase at the chosen distance.
Dans la figure 13 sont représentés différents cas de répartition de la bande passante par haut-parleur, correspondant au déplacement de la ou des fréquences de coupure. In FIG. 13 are shown different cases of distribution of the passband by loudspeaker, corresponding to the displacement of the cutoff frequency (s).
L’insert (a) de la figure 13 représente une fréquence de coupure FC1 déplacée vers les graves (basses fréquences), ayant pour effet d'augmenter le taux de distorsion et de diminuer la directivité du dispositif. The insert (a) in Figure 13 represents a cutoff frequency FC1 shifted towards the bass (low frequencies), having the effect of increasing the distortion rate and reducing the directivity of the device.
L’insert (b) de la figure 13 représente une bande passante répartie uniformément (fréquence de coupure FC2 située essentiellement au milieu de la bande de fréquences), pour équilibrer la zone d'utilisation entre les différents haut- parleurs, prenant en considération les limites mécaniques, électriques, de puissance admissible et/ou de directivité. The insert (b) of figure 13 represents a bandwidth distributed uniformly (cut-off frequency FC2 located essentially in the middle of the frequency band), to balance the zone of use between the different high- loudspeakers, taking into consideration the mechanical, electrical, admissible power and / or directivity limits.
L’insert (c) de la figure 13 représente une fréquence de coupure FC3 décalée vers les hautes fréquences de la bande audio, pour protéger le haut-parleur destiné à recevoir ces fréquences, qui reçoit alors moins d'énergie. En revanche, cela augmente la directivité du dispositif. The insert (c) of FIG. 13 represents a cutoff frequency FC3 shifted towards the high frequencies of the audio band, to protect the loudspeaker intended to receive these frequencies, which then receives less energy. On the other hand, this increases the directivity of the device.
Dans les trois cas de figure, le décalage de la fréquence de coupure et des pentes s'opère en changeant le type de filtre et son paramétrage, aussi bien en analogique qu'en numérique. In the three cases of figure, the shift of the cutoff frequency and the slopes is effected by changing the type of filter and its parameterization, as well in analog as in digital.
Dans de nombreux modes de réalisation, l'organe de commande adapte automatiquement la sélection d'un profil type en fonction des informations du style musical déterminés d’un titre (ou morceau) de musique. En d’autres termes, l’organe de commande est configuré pour reconnaître automatiquement un genre musical du signal joué. L’organe de commande peut ainsi déterminer quel type de musique est en cours de diffusion et ajuster ses réglages automatiquement, et ce afin de s'adapter aux conditions d'enregistrement et au type de l'œuvre en cours de diffusion. La description est notamment applicable au cas où le système comporte deux enceintes actives multivoies distinctes (gauche / droite). In many embodiments, the controller automatically adapts the selection of a typical profile based on the determined musical style information of a music title (or piece). In other words, the controller is configured to automatically recognize a musical genre from the signal being played. The controller can thus determine what type of music is being played and adjust its settings automatically, in order to adapt to the recording conditions and the type of work being played. The description is particularly applicable in the case where the system includes two separate active multi-channel speakers (left / right).
Par exemple, la reconnaissance musicale est réalisée par échantillonnage du signal, puis par analyse du signal par un ou plusieurs moyens possibles, tels que des services ou des applications en ligne, telles que Shazam ou Gracenote (marques déposées) ou autre, et/ou par détection et comparaison d'échantillons de musique avec des données de référence stockées dans une base de donnée distante via une connexion internet ou une base de donnée locale. La détermination du type de musique pourra aussi se faire via les informations contenues dans le fichier de musique (ID3 tag pour le format MP3 par exemple), ou par toute autre moyen de détermination, tel qu’un algorithme de détermination basé sur une ou plusieurs caractéristiques de la musique (tempo, contenu harmonique, etc...). For example, music recognition is achieved by sampling the signal and then analyzing the signal by one or more possible means, such as online services or applications, such as Shazam or Gracenote (trademarks) or the like, and / or by detecting and comparing music samples with reference data stored in a remote database via an internet connection or a local database. The determination of the type of music can also be done via the information contained in the music file (ID3 tag for the MP3 format for example), or by any other means of determination, such as a determination algorithm based on one or more characteristics of the music (tempo, harmonic content, etc.).
Par exemple, la façon de procéder à la reconnaissance peut différer selon que la reconnaissance se fait dans les récepteurs (les enceintes) ou dans l’émetteur. En liaison sans fil, si la reconnaissance se fait dans les récepteurs, il devra y avoir une synchronisation entre les récepteurs, du résultat, afin d'éviter toute disparité de réglages entre les récepteurs. Le modèle qui sera utilisé de préférence sera le maître / esclave : l’appareil « maître » sera chargé de déterminer le type de musique et le réglage à appliquer et partager le résultat aux appareils « esclaves » qui appliqueront le programme de réglage demandé qui sera stocké dans chacun d'eux. L'analyse pourra aussi se faire dans l'émetteur qui prendra alors le statut de « maître ».Une fois le genre musical identifié, l’organe de commande choisit un profil type correspondant au genre musical identifié. Le profil type peut être un ensemble de réglages ou "formules" portant sur une ou plusieurs caractéristiques du signal, et la combinaison de ces réglages changent le comportement de l'enceinte. Une enceinte unique peut donc se comporter acoustiquement comme une autre conçue différemment ou prévue pour un autre type de musique. Les enceintes pourront être livrées avec quelques réglages de base (quatre par exemple) prédéfinis par le fabricant de l’enceinte et mises à jour par la suite par l'utilisateur. For example, the way of recognizing can differ depending on whether the recognition is done in the receivers (speakers) or in the transmitter. In wireless connection, if the recognition is done in the receivers, there will have to be a synchronization between the receivers, of the result, in order to avoid any disparity of settings between the receivers. The model that will preferably be used will be the master / slave: the "master" device will be responsible for determining the type of music and the setting to be applied and share the result with the "slave" devices which will apply the requested setting program which will be stored in each of them. The analysis can also be done in the transmitter which will then take the status of “master”. Once the musical genre has been identified, the control unit chooses a typical profile corresponding to the identified musical genre. The typical profile can be a collection of settings or "formulas" relating to one or more characteristics of the signal, and the combination of these settings changes the behavior of the loudspeaker. A single speaker can therefore behave acoustically like another designed differently or intended for another type of music. The loudspeakers may be delivered with a few basic settings (four for example) predefined by the loudspeaker manufacturer and subsequently updated by the user.
En pratique, les réglages peuvent porter sur une ou partie des éléments suivants : le gain, la phase, le temps, la distorsion, la bande passante, la répartition de bande passante par haut-parleur, la compression de dynamique, la directivité, la phase absolue, l’égalisation. In practice, the settings may relate to one or part of the following elements: gain, phase, time, distortion, passband, distribution of passband per speaker, dynamic range compression, directivity, absolute phase, equalization.
Par exemple, un profil type correspondant à un genre musical dit de musiques actuelles peut comporter les réglages suivants : For example, a typical profile corresponding to a musical genre called modern music can include the following settings:
- Gain : le gain du signal sur la voie aiguë est augmenté. - Gain: the gain of the signal on the acute channel is increased.
- Phase : les rotations de phases induites par les différents filtrages sont conservés, (elles ne seront pas corrigées). Les fréquences de coupures des filtres entre le signal grave et le signal médium étant décalées, il sera nécessaire d'ajuster les courbes de phases afin de conserver l’énergie recherché au raccord. - Phase: the phase rotations induced by the different filtering are kept, (they will not be corrected). The cutoff frequencies of the filters between the bass signal and the midrange signal being shifted, it will be necessary to adjust the phase curves in order to conserve the desired energy at the connection.
- Temps : les paliers de temps inhérent aux charges acoustiques et aux filtrages sont également conservés (pas de correction). - Time: the time steps inherent in acoustic loads and filtering are also preserved (no correction).
- Distorsion : le choix du filtrage, pente ou type, permet de doser ou de limiter le taux de distorsion mécanique des haut-parleurs ainsi que la distorsion de phase et de temps. - Distortion: the choice of filtering, slope or type, makes it possible to dose or limit the rate of mechanical distortion of the loudspeakers as well as the phase and time distortion.
- Bande passante : un filtre passe haut coupe les signaux de fréquences inférieures à 60Hz - Bandwidth: a high pass filter cuts signals with frequencies below 60Hz
- La répartition de la bande passante par haut-parleur est choisie de façon à provoquer un recouvrement des signaux graves et médiums à leur fréquence de raccord. Par exemple, pour une fréquence de raccord choisie à 150Hz, le transducteur de grave sera coupé aux fréquences supérieures à 200Hz et le transducteur de médium démarrera à 100Hz. - The distribution of the passband by loudspeaker is chosen so as to cause an overlap of the bass and medium signals at their connection frequency. For example, for a cutoff frequency chosen at 150Hz, the bass transducer will be cut at frequencies above 200Hz and the midrange transducer will start at 100Hz.
- Compression : les écarts de dynamique entre les pics et la moyenne d'amplitude seront limités. - Directivité : la fréquence de coupure entre le signal médium et le signal aigu est déplacée d'une octave vers le haut. - Compression: the dynamic differences between the peaks and the average amplitude will be limited. - Directivity: the cutoff frequency between the midrange signal and the treble signal is shifted one octave upwards.
- Phase absolue : la polarité des haut-parleurs n’est pas inversée. - Absolute phase: the polarity of the speakers is not reversed.
- Égalisation : à 42,5Hz, +2,5dB, facteur Q = 3,4 à 200Hz, -0,5dB, facteur Q = 2,2 à 3400Hz, +1 ,5dB, facteur Q = 0,71 à 20000Hz, +5,0dB, facteur Q = 0,50. - Equalization: at 42.5Hz, + 2.5dB, Q factor = 3.4 at 200Hz, -0.5dB, Q factor = 2.2 at 3400Hz, +1, 5dB, Q factor = 0.71 at 20000Hz, + 5.0dB, Q factor = 0.50.
D’autres exemples sont possibles. Other examples are possible.
Par exemple, un profil type correspondant à un genre musical dit acoustique peut comporter les réglages suivants : For example, a typical profile corresponding to a so-called acoustic musical genre can include the following settings:
- Gain : le réglage du gain des signaux est choisi afin de n'avoir aucune différence d'amplitude entre les bandes de fréquences. - Gain: the signal gain adjustment is chosen so that there is no difference in amplitude between the frequency bands.
_ Phase : les rotations de phases provoquées par les charges et les différents filtrages sont éliminées à l'aide de corrections (par DSP par ex.). _ Phase: the phase rotations caused by the loads and the different filtering are eliminated using corrections (by DSP for example).
- Temps : le délai de traitement des signaux est ajusté pour chaque bande de fréquence afin que ces signaux soient tous émis par leurs transducteurs respectifs avec le même délai global. - Time: the signal processing delay is adjusted for each frequency band so that these signals are all emitted by their respective transducers with the same overall delay.
- Distorsion : le choix du filtrage, et de ses caractéristiques (type, pente, etc.) permettra de limiter au maximum le taux de distorsion mécanique des transducteurs et éliminer les distorsions de phase et de temps. - Distortion: the choice of filtering, and its characteristics (type, slope, etc.) will limit the mechanical distortion rate of the transducers as much as possible and eliminate phase and time distortions.
- Bande passante : Aucune limite de bande passante. - Bandwidth: No bandwidth limit.
- La répartition des bandes de fréquences allouées à chaque transducteur est guidée par le compromis entre la directivité de l'ensemble, la distorsion et la masse de l'équipement mobile. - The distribution of the frequency bands allocated to each transducer is guided by the compromise between the directivity of the assembly, the distortion and the mass of the mobile equipment.
- Compression : Aucune limite de dynamique n'est appliquée. - Compression: No dynamic limit is applied.
- Directivité : La directivité est maîtrisée dans l'axe et hors axe. - Directivity: Directivity is controlled on axis and off axis.
- Échantillonnage : Sur-échantillonnage au maximum lors du traitement numérique. La polarité des transducteurs est inversée afin que la réponse impulsionnelle soit positive. - Sampling: Maximum oversampling during digital processing. The polarity of the transducers is reversed so that the impulse response is positive.
- Point de référence : La courbe de phase et de temps sont droites dés rémission du signal (façade de l'enceinte) - Reference point: The phase and time curves are straight when the signal is transmitted (front of the speaker)
- L'égalisation est choisie pour linéariser au maximum la courbe d'amplitude de réponse en fréquences. - The equalization is chosen to linearize the frequency response amplitude curve as much as possible.
D’autres exemples peuvent être envisagés. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. Other examples can be considered. The present invention is in no way limited to the embodiments described and shown, but those skilled in the art will know how to make any variant in accordance with their spirit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour transformer un signal audio (IN) destiné à un transducteur électro-acoustique, caractérisé en ce que ledit signal est modifié (106, 108) de manière combinée suivant plusieurs caractéristiques du signal en fonction d'un profil type sélectionné (110, 112) par un organe de commande, pour donner des caractéristiques spécifiques au signal audio, lesdites caractéristiques du signal étant choisies dans la liste comportant : le gain, la phase, le temps, la distorsion, la bande passante, la répartition de bande passante par haut-parleur, la compression/expansion de dynamique, la directivité, l’échantillonnage, la phase absolue correspondant à la polarité électrique d’un groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle, le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase, et dans lequel l'organe de commande adapte automatiquement la sélection d'un profil type en fonction des informations du style musical déterminé d’un titre de musique. 1. Method for transforming an audio signal (IN) intended for an electro-acoustic transducer, characterized in that said signal is modified (106, 108) in a combined manner according to several characteristics of the signal according to a selected typical profile (110 , 112) by a control unit, to give specific characteristics to the audio signal, said characteristics of the signal being chosen from the list comprising: gain, phase, time, distortion, bandwidth, bandwidth distribution per loudspeaker, dynamic compression / expansion, directivity, sampling, absolute phase corresponding to the electrical polarity of a group of loudspeakers at impulse response, displacement of the reference point where all frequencies are in phase, and in which the control unit automatically adapts the selection of a typical profile as a function of the information of the determined musical style of a musical title.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la transformation du signal est réalisée en une ou plusieurs étapes composées au moins d'une action de correction visant à linéariser le signal afin de respecter les données de l'enregistrement, et d'une action de modification pour typer le signal en fonction du profil type sélectionné. 2. Method according to claim 1, in which the transformation of the signal is carried out in one or more steps composed at least of a corrective action aimed at linearizing the signal in order to comply with the data of the recording, and of an action. modification to type the signal according to the selected typical profile.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la transformation du signal est réalisée selon un procédé numérique à l'aide d'un processeur. 3. Method according to claim 1 or 2, in which the transformation of the signal is carried out according to a digital method using a processor.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la transformation du signal est réalisée selon un procédé analogique à l'aide de composants électriques et/ou électroniques. 4. The method of claim 1 or 2, wherein the transformation of the signal is performed according to an analog method using electrical and / or electronic components.
5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la transformation du signal est réalisée selon un ou plusieurs moyens mécaniques à l'aide de structures accordées, de lentilles acoustiques et/ou d'une transformation des caractéristiques géométriques du dispositif. 5. Method according to claim 1 or 2, in which the transformation of the signal is carried out according to one or more mechanical means using tuned structures, acoustic lenses and / or a transformation of the geometric characteristics of the device.
6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande est actionné manuellement par l'utilisateur. 6. Method according to one of the preceding claims, wherein the control member is manually operated by the user.
7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande s'adapte automatiquement en fonction des informations contenues sur un service distant permettant de reconnaître le signal et d'identifier un profil type. 7. Method according to one of the preceding claims, wherein the control unit adapts automatically as a function of the information contained on a remote service making it possible to recognize the signal and to identify a typical profile.
8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande s'adapte automatiquement en fonction des préférences de l'utilisateur identifiées par le dispositif. 8. Method according to one of the preceding claims, wherein the controller automatically adapts according to the preferences of the user identified by the device.
9. Dispositif (1 , 2, 3, 4, 6) pour transformer un signal audio destiné à un transducteur (3) acoustique, caractérisé en ce que le dispositif est configuré pour modifier (106, 108) ledit signal de manière combinée suivant plusieurs caractéristiques du signal en fonction d'un profil type sélectionné (110, 112) par un organe de commande, pour donner des caractéristiques spécifiques au signal audio, lesdites caractéristiques du signal étant choisies dans la liste comportant : le gain, la phase, le temps, la distorsion, la bande passante, la répartition de bande passante par haut-parleur, la compression/expansion de dynamique, la directivité, l’échantillonnage, la phase absolue correspondant à la polarité électrique d’un groupe de haut-parleurs à la réponse impulsionnelle, le déplacement du point de référence où toutes les fréquences sont en phase, et dans lequel l'organe de commande adapte automatiquement la sélection d'un profil type en fonction des informations du style musical déterminé d’un titre de musique. 9. Device (1, 2, 3, 4, 6) for transforming an audio signal intended for an acoustic transducer (3), characterized in that the device is configured to modify (106, 108) said signal in a combined manner according to several characteristics of the signal as a function of a typical profile selected (110, 112) by a control unit, to give specific characteristics to the audio signal, said characteristics of the signal being chosen from the list comprising: gain, phase, time , distortion, bandwidth, bandwidth distribution per speaker, dynamic compression / expansion, directivity, sampling, the absolute phase corresponding to the electrical polarity of a group of loudspeakers at the impulse response, the displacement of the reference point where all the frequencies are in phase, and in which the controller automatically adapts the selection of a typical profile according to the information of the determined musical style é of a music title.
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