FR2695750A1 - Speech signal treatment device for hard of hearing - has speech analyser investigating types of sound-noise, and adjusts signal treatment according to speech type - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE TRAITEMENT D'UN SIGNAL SONORE ET
APPAREIL COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF
La présente invention a pour objet un dispositif de traitement d'un signal sonore, destiné à être utilisé en perception de la parole dans le bruit, rééducation orthophonique, apprentissage de langues étrangères, systèmes radio, télécommunications, implants cochléaires, traitement du signal de parole des plongeurs, amplificateurs (musique, chant, sons de films...), ainsi que notamment pour le traitement de la surdité.DEVICE FOR PROCESSING A SOUND SIGNAL AND
APPARATUS COMPRISING SUCH A DEVICE
The subject of the present invention is a device for processing a sound signal, intended for use in the perception of speech in noise, speech therapy, learning of foreign languages, radio systems, telecommunications, cochlear implants, processing of the speech signal. divers, amplifiers (music, song, movie sounds ...), as well as in particular for the treatment of deafness.
La surdité est habituellement considérée comme un affaiblissement de la sensation d'intensité. Cette altération est mesurée, chez le sujet sourd, par l'intensité minimale en décibels qui provoque, sur chaque oreille, une sensation auditive, et ceci pour différentes fréquences du champ auditif : les résultats sont représentés par l'audiogramme tonal. Si la courbe représentative de la perte en décibels en fonction des fréquences est, chez le sujet sain, une courbe plate, celle du sujet sourd peut montrer des points plus ou moins éloignés du zéro décibel en fonction de la fréquence : par exemple un sujet sourd pourra entendre relativement bien certaines fréquences et faiblement d'autres fréquences. Deafness is usually thought of as a weakening of the feeling of intensity. This alteration is measured, in the deaf subject, by the minimum intensity in decibels which causes, on each ear, an auditory sensation, and this for different frequencies of the auditory field: the results are represented by the tonal audiogram. If the curve representative of the loss in decibels as a function of the frequencies is, in the healthy subject, a flat curve, that of the deaf subject can show points more or less distant from zero decibel according to the frequency: for example a deaf subject will be able to hear certain frequencies relatively well and weakly other frequencies.
Les appareils auditifs actuellement commercialisés corrigent la perte de la sensation d'intensité en amplifiant le signal avec des courbes de réponses adaptées à la forme de l'audiogramme tonal. Hearing aids currently on the market correct the loss of sensation of intensity by amplifying the signal with response curves adapted to the shape of the tonal audiogram.
La surdité, dès lors qu'elle est provoquée par des lésions du système auditif neurosensoriel, n'engendre pas seulement un affaiblissement de la sensation d'intensité; elle induit également deux types de déformations de la sensation auditive : des déformations d'ordre temporel et des déformations d'ordre fréquentiel, avec des interactions entre déformation temporelle, déformation fréquentielle et déformation de l'intensité. Deafness, when caused by damage to the sensorineural auditory system, does not only cause a weakening of the feeling of intensity; it also induces two types of distortion of the auditory sensation: temporal distortions and frequency distortions, with interactions between temporal distortion, frequency distortion and intensity distortion.
Cela implique que, même si un sujet sourd entend la parole avec un appareil auditif traditionnel convenablement adapté, il continuera à entendre la parole d'une façon insuffisamment nette, en particulier en milieu bruyant, et ne comprendra pas correctement le message qui lui est adressé. This implies that, even if a deaf subject hears speech with a suitably adapted traditional hearing aid, he will continue to hear speech in an insufficiently clear manner, in particular in noisy surroundings, and will not understand correctly the message addressed to him. .
Pour que la parole soit correctement perçue, il est nécessaire que le système auditif humain soit en mesure d'en discerner suffisamment de composantes spectrales utiles. Ces composantes spectrales utiles de la parole se nomment indices pertinents. Les indices pertinents, selon leur valeur temporelle, fréquentielle et énergétique, sont caractéristiques de telle voyelle, de telle consonne ou de telle syllabe. Les voyelles, les consonnes, les syllabes sont prononcées les unes après les autres dans le temps. Un sujet sourd aura des difficultés à comprendre la parole parce qu'il n'est pas en mesure d'en discerner correctement suffisamment d'indices. For speech to be correctly perceived, it is necessary that the human auditory system is able to discern sufficient useful spectral components. These useful spectral components of speech are called relevant indices. The relevant indices, according to their time, frequency and energy value, are characteristic of such a vowel, such a consonant or such a syllable. The vowels, the consonants, the syllables are pronounced one after the other in time. A deaf subject will have difficulty understanding speech because he is unable to correctly discern enough clues.
Le dispositif de traitement d'un signal sonore, selon la présente invention, est un système électronique de traitement du signal, en temps réel ou quasi-réel, permettant électroniquement de détecter les indices pertinents utiles à la reconnaissance de la parole et de les modifier, selon leur type et leur nature, en particulier par rapport au temps : rallongement ou raccourcissement de l'indice détecté, décalage de son apparition ou de sa disparition dans le temps. The device for processing a sound signal, according to the present invention, is an electronic signal processing system, in real or quasi-real time, allowing electronically to detect the relevant cues useful for speech recognition and to modify them. , depending on their type and nature, in particular with respect to time: lengthening or shortening of the detected index, delay in its appearance or disappearance over time.
Ainsi, grâce au dispositif de traitement de l'invention, la modification temporelle, notamment, de chaque indice pertinent sera réglée en fonction de la surdité pour obtenir une perception plus nette de chacun d'entre eux; en outre, il est possible, également, de procéder au raccourcissement de silences entre des mots ou des phrases pour compenser le rallongement opté pour certains indices pertinents. Thus, thanks to the processing device of the invention, the temporal modification, in particular, of each relevant index will be adjusted according to the deafness to obtain a clearer perception of each of them; in addition, it is also possible to shorten silences between words or sentences to compensate for the lengthening chosen for certain relevant indices.
Le dispositif de traitement d'un signal sonore, selon l'invention, comporte un détecteur d'évènements, apte à reconnaître les différents phénomènes sonores et comprenant un analyseur de structure temporelle de chaque évènement pour distinguer les séquences où ledit évènement est continu de celles où il est du type à explosion, et un modificateur d'évènements comprenant une unité de modification pour modifier ladite structure temporelle. The device for processing a sound signal, according to the invention, comprises an event detector, capable of recognizing the different sound phenomena and comprising an analyzer of the temporal structure of each event to distinguish the sequences where said event is continuous from those where it is of the explosion type, and an event modifier comprising a modification unit for modifying said temporal structure.
Avantageusement, les informations délivrées par ledit analyseur sont envoyées à un détecteur opérateur, qui détermine le type de l'évènement en cours. Advantageously, the information delivered by said analyzer is sent to an operator detector, which determines the type of event in progress.
De préférence, le type de ltévènement en cours est choisi dans le groupe formé par une voyelle, une consonne à formants, une consonne à friction, une consonne à explosion, une transition, et un silence de parole, durant lequel du bruit sera présent, ainsi que tout son porté par un signal. Preferably, the type of event in progress is chosen from the group formed by a vowel, a consonant consonant, a friction consonant, an explosion consonant, a transition, and a speech silence, during which noise will be present, as well as all its sound carried by a signal.
Deux évènements consécutifs sont séparés l'un de l'autre par un segmenteur temporel ; le modificateur d'évènements comprend une unité de traitement spécifique prévue pour chacun des types d'évènement; un sélecteur d'évènements oriente l'évènement vers son unité de traitement spécifique; l'orientation de l'évènement par le sélecteur d'évènements est contrôlée par le détecteur opérateur; l'unité de traitement spécifique comprend six circuits de traitement spécialisés pour le traitement des voyelles, des consonnes à formants, à friction et à explosion, des transitions et des silences de parole ou du bruit. Two consecutive events are separated from each other by a time segmenter; the event modifier includes a specific processing unit provided for each of the event types; an event selector directs the event to its specific processing unit; the orientation of the event by the event selector is controlled by the operator detector; the specific processing unit includes six specialized processing circuits for processing vowels, formants, friction and explosion consonants, transitions and silences of speech or noise.
De préférence, le détecteur d'évènements comprend également un analyseur de l'énergie du signal de chaque évènement, ledit modificateur d'évènements comprenant, en outre, une unité de modification pour modifier l'énergie d'au moins l'un des évènements. Preferably, the event detector also comprises an analyzer of the energy of the signal of each event, said event modifier further comprising a modification unit for modifying the energy of at least one of the events .
Avantageusement, le détecteur d'évènements comprend également un analyseur de structure fréquentielle pour distinguer les séquences où ledit évènement a une structure harmonique, composée de formants, de celles où il a une structure aléatoire, ledit modificateur d'évènements comprenant, en outre, une unité de modification pour modifier la structure fréquentielle d'au moins l'un des évènements. Advantageously, the event detector also comprises a frequency structure analyzer for distinguishing the sequences where said event has a harmonic structure, composed of formants, from those where it has a random structure, said event modifier further comprising a modification unit for modifying the frequency structure of at least one of the events.
Bien entendu, la mesure des distorsions auditives temporelles et fréquentielles permet d'orienter les réglages du dispositif de traitement, et, ainsi, de l'adapter à une surdité donnée. Le dispositif de traitement, selon l'invention, effectue un traitement différent, d'une part selon le type de composante détectée dans la parole, pour permettre la meilleure perception possible de chaque indice pertinent par une oreille sourde donnée, les difficultés de perception étant fonction du type d'indice pertinent, ou, d'autre part, selon qu'il s'agisse d'absence de parole, donc présence de bruit. Of course, the measurement of temporal and frequency auditory distortions makes it possible to orient the adjustments of the treatment device, and thus to adapt it to a given deafness. The processing device according to the invention performs a different processing, on the one hand according to the type of component detected in speech, to allow the best possible perception of each relevant clue by a given deaf ear, the difficulties of perception being depending on the type of relevant index, or, on the other hand, depending on whether there is no speech, therefore presence of noise.
On aura compris que, lorsque le dispositif de traitement d'un signal sonore, selon l'invention, comporte un détecteur d'évènements, apte à reconnaître les différents phénomènes sonores et comprenant un analyseur de l'énergie du signal de chaque événement, un analyseur de structure temporelle pour distinguer les séquences où ledit événement est continu de celles où il est du type à explosion, et un analyseur de structure fréquentielle pour distinguer les séquences où ledit évènement a une structure harmonique, composée de formants, de celles où il a une structure aléatoire, ledit dispositif de traitement comportant, en outre, un modificateur d'événements apte à modifier l'énergie, la structure temporelle et la structure fréquentielle d'au moins l'un des événements, la meilleure perception possible sera obtenue, pour une oreille sourde donnée. It will be understood that, when the device for processing a sound signal, according to the invention, includes an event detector, capable of recognizing the different sound phenomena and comprising an analyzer of the energy of the signal of each event, a temporal structure analyzer to distinguish the sequences where said event is continuous from those where it is of the explosion type, and a frequency structure analyzer to distinguish sequences where said event has a harmonic structure, composed of formants, from those where it has a random structure, said processing device further comprising an event modifier capable of modifying the energy, the time structure and the frequency structure of at least one of the events, the best possible perception will be obtained, for a given deaf ear.
Le détecteur d'événements intervient dans la distinction des séquences caractérisées par l'importance et la variabilité de leur énergie, ainsi que dans la distinction du bruit. The event detector intervenes in the distinction of the sequences characterized by the importance and the variability of their energy, as well as in the distinction of the noise.
Ainsi, avantageusement, le modificateur d'événements comprend trois unités de modification, pour modifier l'énergie, la structure temporelle, et la structure fréquentielle d'au moins l'un des événements. Thus, advantageously, the event modifier comprises three modification units, to modify the energy, the time structure, and the frequency structure of at least one of the events.
L'unité de modification de la structure temporelle est reliée à un incrémenteur temporel de décalage qui enregistre le temps d'allongement ou de raccourcissement résultant de la modification de la structure temporelle ; l'incrémenteur réduit également le silence supérieur à une valeur donnée de parole ou du bruit. The time structure modification unit is connected to a time offset incrementor which records the lengthening or shortening time resulting from the modification of the time structure; the incrementer also reduces the silence greater than a given value of speech or noise.
De préférence, les événements traités sont reclassés chronologiquement dans un additionneur de séquences temporelles dont la sortie constitue le signal de sortie du dispositif de traitement. Preferably, the events processed are reclassified chronologically in a time sequence adder whose output constitutes the output signal from the processing device.
L'invention a également pour objet un appareil, comportant des moyens de réception d'un signal sonore, des moyens de traitement dudit signal et des moyens de restitution du signal sonore modifié, lesdits moyens de traitement dudit signal comprenant le dispositif de traitement selon l'invention. The invention also relates to an apparatus, comprising means for receiving a sound signal, means for processing said signal and means for restoring the modified sound signal, said means for processing said signal comprising the processing device according to the invention. 'invention.
Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, des schémas de réalisation représentés sur les dessins annexés. To better understand the object of the invention, we will now describe, by way of purely illustrative and nonlimiting example, diagrams of embodiment shown in the accompanying drawings.
Sur ces dessins
- la figure 1 représente le synoptique fonctionnel du dispositif de traitement selon l'invention;
- la figure 2 représente la partie du modificateur d'événements de la figure 1 qui traite une voyelle;
- la figure 3 représente la partie du modificateur d'événements de la figure 1 qui traite une consonne à formants
- la figure 4 représente la partie du modificateur d'événements de la figure 1 qui traite une consonne à explosion;
- la figure 5 représente la partie du modificateur d'événements de la figure 1 qui traite une consonne à friction;
- la figure 6 représente la partie du modificateur d'événements de la figure 1 qui traite des transitions
- la figure 7 représente la partie du modificateur d'événements de la figure 1 qui traite du silence de parole ou du bruit;
- la figure 8 montre une variante d'une partie du circuit de traitement;;
- la figure 9 est analogue à la figure 2 à laquelle on a rajouté la variante selon la figure 8.On these drawings
- Figure 1 shows the functional block diagram of the processing device according to the invention;
- Figure 2 shows the part of the event modifier in Figure 1 that processes a vowel;
- Figure 3 shows the part of the event modifier in Figure 1 which processes a consonant with formants
- Figure 4 shows the part of the event modifier of Figure 1 which deals with an explosion consonant;
- Figure 5 shows the part of the event modifier of Figure 1 which deals with a friction consonant;
- Figure 6 shows the part of the event modifier in Figure 1 that deals with transitions
- Figure 7 shows the part of the event modifier of Figure 1 which deals with speech silence or noise;
- Figure 8 shows a variant of part of the processing circuit;
FIG. 9 is analogous to FIG. 2 to which the variant according to FIG. 8 has been added.
La figure 1 représente le synoptique fonctionnel du dispositif de traitement selon la présente invention. Le dispositif de traitement comprend un détecteur d'événements : voyelle, consonne, transitions, silence de parole ou bruit, destiné à segmenter le signal sur l'axe du temps, pour qu'ensuite chaque type d'événement soit envoyé dans un circuit de traitement spécifique à l'événement dont chaque indice pertinent sera spécifiquement modifié sur les plans temps-fréquencesénergie pour être adapté à la perception du sujet sourd. FIG. 1 represents the functional block diagram of the processing device according to the present invention. The processing device comprises an event detector: vowel, consonant, transitions, silence of speech or noise, intended to segment the signal on the time axis, so that each type of event is then sent in a circuit of event-specific treatment, each relevant index of which will be specifically modified in terms of time-energy frequencies to be adapted to the perception of the deaf subject.
Le détecteur d'événements a pour rôle de reconnaître les différents événements qui surviennent dans le temps et que sont une voyelle, des transitions, une consonne à formants, une consonne à friction, une consonne à explosion, un silence de parole (ou du bruit) supérieur à 300 ms. The role of the event detector is to recognize the various events which occur over time and which are a vowel, transitions, a consonant consonant, a friction consonant, an explosion consonant, a silence of speech (or noise ) greater than 300 ms.
Le détecteur d'événements se compose d'un analyseur d'énergie 11 qui enregistre la courbe d'intensité et à quel moment celleci est à un niveau minimum, moyen, maximum, brutalement variable, ou à un niveau de silence de parole (ou présence de bruit), d'un analyseur de structure temporelle 12 qui enregistre quelles sont les séquences où l'événement est continu et celles où il est de type explosion, d'un analyseur de structure fréquentielle 13 qui enregistre les séquences où l'événement a une structure fréquentielle harmonique, composée de formants, et celles où l'événement a une structure fréquentielle de type aléatoire (bruit de friction, bruit d'explosion). The event detector consists of an energy analyzer 11 which records the intensity curve and when it is at a minimum, medium, maximum, suddenly variable level, or at a level of speech silence (or presence of noise), a time structure analyzer 12 which records which sequences are where the event is continuous and those where it is of the explosion type, a frequency structure analyzer 13 which records the sequences where the event has a harmonic frequency structure, composed of formants, and those where the event has a frequency structure of random type (friction noise, explosion noise).
Le signal 10 est envoyé simultanément sur les trois analyseurs qui adressent leurs informations à un détecteur opérateur 14 qui en effectue la synthèse et détermine lequel des événements est en cours. Le type d'événement est sélectionné par les caractéristiques suivantes : une voyelle par une structure temporelle continue, une énergie maximum, une structure fréquentielle harmonique (formants) les transitions par leur structure temporelle continue, une énergie montante au début d'une transition, une énergie descendante à la fin d'une transition, leur structure fréquentielle harmonique (formants) une consonne à formants par une structure temporelle continue, une énergie moyenne, une structure fréquentielle harmonique (formants) une consonne à friction par une structure temporelle continue, une structure fréquentielle aléatoire, une énergie moyenne ; une consonne à explosion par une structure temporelle interrompue, une structure fréquentielle aléatoire (explosion), une énergie minimum. The signal 10 is sent simultaneously to the three analyzers which send their information to an operator detector 14 which synthesizes it and determines which of the events is in progress. The type of event is selected by the following characteristics: a vowel by a continuous temporal structure, a maximum energy, a harmonic frequency structure (formants) the transitions by their continuous temporal structure, a rising energy at the beginning of a transition, a descending energy at the end of a transition, their harmonic frequency structure (formants) a consonant with formants by a continuous temporal structure, an average energy, a harmonic frequency structure (formants) a friction consonant by a continuous temporal structure, a structure random frequency, medium energy; an explosion consonant by an interrupted temporal structure, a random frequency structure (explosion), a minimum energy.
Le signal est ensuite acheminé par une ligne 18 vers un segmenteur temporel d'entrée 15 dont le rôle est de sectionner l'événement en cours pour le séparer de l'événement suivant l'événement en cours est ensuite envoyé par la ligne 20 vers un sélecteur d'événements 16 sous contrôle 17 du détecteur opérateur 14. The signal is then routed by a line 18 to an input time segmenter 15 whose role is to cut the current event to separate it from the event following the current event is then sent by line 20 to a event selector 16 under control 17 of the operator detector 14.
Le rôle du sélecteur d'événements est d'orienter l'événement en cours selon son type vers son propre circuit de traitement spécifique. The role of the event selector is to orient the current event according to its type towards its own specific processing circuit.
Pour son traitement, le signal est envoyé, par la ligne 26, dans un modificateur d'événements 21. Le modificateur d'événements 21 comprend des unités de modification de l'énergie 21 a, de la structure fréquentielle 21 b et de la structure temporelle 21 c, chaque unité comprenant un ensemble de six circuits, chacun étant spécialisé dans le traitement d'un des types d'événements. For its processing, the signal is sent, via line 26, to an event modifier 21. The event modifier 21 includes units for modifying the energy 21 a, the frequency structure 21 b and the structure time 21 c, each unit comprising a set of six circuits, each specializing in the processing of one of the types of events.
Un incrémenteur temporel de décalage 22, relié en 24 à l'unité de modification temporelle 21 c, enregistre le temps d'allongement ou de raccourcissement résultant du traitement temporel d'un événement ; cet incrémenteur réduit les silences de parole ou du bruit supérieurs à 300 ms dans le discours d'un locuteur pour annuler à chaque silence de parole le retard temporel induit par le traitement du signal. A time offset incrementor 22, connected at 24 to the time modification unit 21c, records the lengthening or shortening time resulting from the time processing of an event; this incrementer reduces speech or noise silences greater than 300 ms in the speech of a speaker to cancel each time there is speech delay caused by the signal processing.
La sortie 27 du modificateur d'événements 21 est reliée à un additionneur de séquences temporelles de sortie 23 qui remet bout à bout, dans le temps, les événements après qu'ils aient subi chacun un traitement spécifique du signal ; le signal est ensuite acheminé vers la sortie 25 du dispositif de traitement selon l'invention. The output 27 of the event modifier 21 is connected to an adder of output time sequences 23 which puts back end to end, in time, the events after they have each undergone a specific signal processing; the signal is then routed to output 25 of the processing device according to the invention.
Nous allons décrire maintenant, plus en détails, le modificateur d'événements 21 et son fonctionnement. We will now describe, in more detail, the event modifier 21 and its operation.
La figure 2 traite le cas d'une voyelle ; lorsqu'un événement de type voyelle est détecté, le sélecteur d'événements 16 adresse ce signal, à l'entrée du dispositif traitement de voyelle du modificateur 21, dans quatre filtres passe-bande Fl, F2, F3, F4 ; le filtre F1 a le rôle d'isoler le fondamental laryngé; le réglage 212 permet, suivant la surdité, d'atténuer l'amplitude du fondamental laryngé de 0 à - 30 dB car celui-ci est un indice faiblement pertinent dans la perception des voyelles ; le filtre F2 a le rôle d'isoler fréquentiellement le premier renforcement spectral RF1 de la voyelle ; selon la voyelle, le RF1 a une valeur située entre 250 et 750 Hz, c'est pourquoi le filtre F2 est paramétré pour laisser passer cette bande de fréquences; le filtre F3 a le rôle d'isoler fréquentiellement le RF2 de la voyelle ; selon la voyelle, le RF2 a une valeur située entre 750 et 2400 Hz, d'où les valeurs fréquentielles du filtre F3 ; le filtre F4 a pour rôle de laisser passer les composantes spectrales de la voyelle supérieures à 2400 Hz; les valeurs fréquentielles des filtres F2, F3, F4, valables pour la langue française et de nombreuses langues étrangères, peuvent légèrement varier en fonction des autres langues ; le réglage 219 permet d'atténuer l'amplitude de ces formants de 0 à - 30 dB suivant la surdité, car ceuxci sont des indices faiblement pertinents dans la perception des voyelles. Figure 2 deals with the case of a vowel; when a vowel type event is detected, the event selector 16 sends this signal, to the input of the vowel processing device of the modifier 21, in four bandpass filters F1, F2, F3, F4; the filter F1 has the role of isolating the laryngeal fundamental; the setting 212 makes it possible, depending on the deafness, to attenuate the amplitude of the laryngeal fundamental from 0 to - 30 dB because it is a weakly relevant index in the perception of vowels; the filter F2 has the role of frequently isolating the first spectral enhancement RF1 of the vowel; depending on the vowel, the RF1 has a value between 250 and 750 Hz, this is why the filter F2 is configured to let this frequency band pass; the filter F3 has the role of frequently isolating RF2 from the vowel; depending on the vowel, the RF2 has a value between 750 and 2400 Hz, hence the frequency values of the filter F3; the role of the filter F4 is to let pass the spectral components of the vowel greater than 2400 Hz; the frequency values of filters F2, F3, F4, valid for the French language and many foreign languages, may vary slightly depending on the other languages; the setting 219 makes it possible to attenuate the amplitude of these formants from 0 to - 30 dB depending on the deafness, since these are weakly relevant indices in the perception of vowels.
Le RFI et le RF2 de la voyelle, passant respectivement dans les filtres F2 et F3, vont chacun subir un traitement de leur enveloppe fréquentielle pour être mieux perçus par le sourd ; ces deux formants constituent en effet les deux indices pertinents caractérisant une voyelle donnée. Le traitement fréquentiel du RF1 doit être réglé séparément de celui du RF2 puisque les problèmes de perception ne sont généralement pas les mêmes dans leur zone respective de fréquences; c'est pourquoi il y a deux circuits de traitement, l'un pour RF1 et l'autre pour RF2. The RFI and the RF2 of the vowel, passing respectively through filters F2 and F3, will each undergo a processing of their frequency envelope to be better perceived by the deaf; these two formants indeed constitute the two relevant indices characterizing a given vowel. The frequency processing of RF1 must be regulated separately from that of RF2 since the perception problems are generally not the same in their respective frequency zone; this is why there are two processing circuits, one for RF1 and the other for RF2.
Chacun de ces deux circuits est composé d'un expandeur de dynamique 201, 203 réglable (202, 204) pour augmenter l'amplitude du formant et donner à l'oreille sourde plus de facilité à avoir une juste sensation de hauteur fréquentielle du formant en question. Each of these two circuits is composed of an adjustable dynamic expander 201, 203 (202, 204) to increase the amplitude of the form and give the deaf ear more ease in having a fair feeling of frequency height of the form in question.
A la sortie de l'expandeur de dynamique, le formant est envoyé dans un détecteur max 208, 209 qui détermine la fréquence la plus intense de l'enveloppe fréquentielle du formant. Ce détecteur est couplé à un ajouteur de fréquences inférieures 210, 215 à la fréquence la plus intense et à un ajouteur 211, 216 de fréquences supérieures à la fréquence la plus intense ; le rôle de l'ajouteur 210, 215 est d'étirer l'enveloppe fréquentielle du formant vers les basses fréquences, celui de l'ajouteur 211, 216 est d'étirer l'enveloppe fréquentielle du formant vers les hautes fréquences.Chaque ajouteur est doté d'un réglage 213, 214, 217, 218 déterminant la pente de l'enveloppe à partir du maximum détecté, laquelle est réglable par une atténuation et permet de favoriser la stimulation de zones de fréquences moins perturbées que celle du formant chez un sourd donné, et donc d'en favoriser la perception. At the output of the dynamic expander, the trainer is sent to a max detector 208, 209 which determines the most intense frequency of the trainer's frequency envelope. This detector is coupled to an adder of frequencies lower 210, 215 at the most intense frequency and to an adder 211, 216 of frequencies higher than the most intense frequency; the role of the adder 210, 215 is to stretch the frequency envelope of the form to the low frequencies, that of the adder 211, 216 is to stretch the frequency envelope of the form to the high frequencies. with an adjustment 213, 214, 217, 218 determining the slope of the envelope from the maximum detected, which is adjustable by an attenuation and makes it possible to favor the stimulation of frequency zones less disturbed than that of the formant in a deaf person given, and therefore to promote its perception.
L'ensemble constitué par le détecteur max 208, 209, les ajouteurs de fréquences inférieures 210, 215 et supérieures 211, 216 dotés des réglages 213, 214, 217, 218 constitue, comme on l'aura compris, un transformateur d'enveloppe, ici l'enveloppe du signal sortant de l'expandeur 201, 203. The assembly constituted by the max detector 208, 209, the frequency adders lower 210, 215 and higher 211, 216 provided with the adjustments 213, 214, 217, 218 constitutes, as it will have been understood, an envelope transformer, here the envelope of the outgoing signal from the expander 201, 203.
L'ensemble des signaux sortant des filtres, des expandeurs de dynamique via les lignes 205, 206 et des ajouteurs de fréquences sont additionnés par un additionneur de fréquences 220 pour reconstituer un spectre entier et déformé de la voyelle. Le signal 222 est ensuite envoyé à un réducteur de temps 221 réglable par 224, qui va réduire la durée effective de la voyelle de 0 à 40 % : en effet, le fait d'obtenir une voyelle plus courte permettra d'atténuer le phénomène de masquage temporel de cette voyelle sur les événements suivants dans le temps. All of the signals coming out of the filters, of the dynamic expanders via the lines 205, 206 and of the frequency adders are added by a frequency adder 220 to reconstruct an entire and deformed spectrum of the vowel. The signal 222 is then sent to a time reducer 221 adjustable by 224, which will reduce the effective duration of the vowel from 0 to 40%: in fact, obtaining a shorter vowel will attenuate the phenomenon of temporal masking of this vowel on the following events in time.
Les valeurs de réduction de la durée de la voyelle permettent de ne pas altérer la perception de celle-ci, la durée résultante étant suffisante pour une correcte perception. The reduction values for the duration of the vowel make it possible not to alter the perception thereof, the resulting duration being sufficient for correct perception.
La figure 3 traite le cas d'une consonne à formants lorsqu'un événement de type consonne à formants est détecté, le sélecteur d'événements 16 adresse ce signal à l'entrée du dispositif traitement de consonnes à formants du modificateur 21 ; le traitement est identique à celui des voyelles avec cependant les différences suivantes liées à un problème de perception propre aux consonnes à formants le choix de l'amplitude de chaque indice pertinent composant la consonne à formants et le choix de l'enveloppe fréquentielle résultante de chaque formant sont généralement différents de ceux des voyelles. FIG. 3 deals with the case of a formant consonant when an event of the formant consonant type is detected, the event selector 16 sends this signal to the input of the device for processing consonants to formants of the modifier 21; the processing is identical to that of vowels with the following differences linked to a problem of perception specific to consonants with formants the choice of the amplitude of each relevant index composing the consonant with formants and the choice of the resulting frequency envelope of each forming are generally different from those of vowels.
Les éléments de la figure 3 jouant le même rôle que ceux de la figure 2 ont été repérés par un numéro en 300 au lieu d'un numéro en 200. The elements of FIG. 3 playing the same role as those of FIG. 2 have been identified by a number in 300 instead of a number in 200.
Un opérateur de prolongation 322 permettra non pas de raccourcir mais de rallonger la durée de la consonne à formant pour en faciliter la perception puisque ce type de consonne est fréquemment mal perçu par l'oreille sourde la durée du rallongement est sélectionnée par un réglage 324 ; elle peut être augmentée de 0 à 40 % suivant la surdité. An extension operator 322 will not shorten but lengthen the duration of the consonant to form to facilitate perception since this type of consonant is frequently frowned upon by the deaf ear. The duration of the extension is selected by a setting 324; it can be increased from 0 to 40% depending on the deafness.
La figure 4 traite le cas d'une consonne à explosion; lorsqu'un événement de type consonne à explosion est détecté, le sélecteur d'événement 16 adresse ce signal à l'entrée du circuit traitement consonne à explosion du modificateur 21 ; l'événement est envoyé dans deux filtres passe-bande : le filtre CF1 destiné à laisser passer l'éventuel fondamental laryngé de la consonne,le filtre CF5 passe-haut pour les fréquences supérieures à 400 Hz destiné à laisser passer l'explosion de la consonne. Figure 4 deals with the case of an explosion consonant; when an explosion type event is detected, the event selector 16 sends this signal to the input of the explosion treatment processing circuit of the modifier 21; the event is sent in two band-pass filters: the CF1 filter intended to allow the possible laryngeal fundamental of the consonant to pass, the CF5 high-pass filter for frequencies above 400 Hz intended to allow the explosion of the consonant.
L'amplitude de l'éventuel fondamental est choisie par le réglage 412 de 0 à + 30 dB pour permettre une perception plus prononcée de celui-ci. Il est ensuite adressé à un opérateur de prolongation 421 qui augmente la durée de la consonne en utilisant un réglage 424 de 0 à 40 %. The amplitude of the possible fundamental is chosen by the 412 setting from 0 to + 30 dB to allow a more pronounced perception of it. It is then sent to an extension operator 421 which increases the duration of the consonant using a setting 424 from 0 to 40%.
Après être passé par le filtre CF5, l'enveloppe fréquentielle de l'explosion est traitée de la même façon que le formant d'une voyelle, à ceci près que les réglages 402, 413, 414 seront différents pour adapter l'enveloppe spectrale de l'explosion à la perception du sujet sourd. Le fait d'étirer l'enveloppe spectrale vers les aigus diminuera la trainée temporelle de l'explosion tandis que l'étirement de l'enveloppe spectrale vers les graves aura pour effet d'augmenter la tramée temporelle de l'explosion. After having passed through the filter CF5, the frequency envelope of the explosion is treated in the same way as the forming of a vowel, except that the settings 402, 413, 414 will be different to adapt the spectral envelope of the explosion at the perception of the deaf subject. Stretching the spectral envelope towards the treble will decrease the temporal trail of the explosion while stretching the spectral envelope towards the bass will have the effect of increasing the temporal halftone of the explosion.
La nouvelle forme de l'enveloppe fréquentielle de l'explosion, après avoir été reconstituée et ajoutée en 432 à un éventuel fondamental par un additionneur de fréquences 420, est envoyée en 422 dans un retardateur 425 contrôlé en 434 par l'opérateur de prolongation 421 et retardant la production de l'explosion. The new shape of the frequency envelope of the explosion, after having been reconstructed and added in 432 to a possible fundamental by a frequency adder 420, is sent in 422 in a retarder 425 controlled in 434 by the extension operator 421 and delaying the production of the explosion.
La figure 5 traite le cas d'une consonne à friction lorsqu'une consonne à friction est détectée, elle est adressée par le sélecteur d'événements 16 au circuit traitement consonne à friction du modificateur 21 ; comme pour la consonne à explosion, un éventuel fondamental laryngé est isolé par un filtre CF1, dont l'amplitude pourra être augmentée par un réglage 412 de 0 à 30 dB. Le bruit de friction passe dans le filtre CF5; son enveloppe fréquentielle est traitée comme le formant d'une voyelle, à ceci près qu'il s'agit de bruit aléatoire et que les réglages 402, 413, 414 sont choisis pour adapter l'enveloppe fréquentielle de la friction au sujet sourd pour qu'il puisse mieux la percevoir. FIG. 5 deals with the case of a friction consonant when a friction consonant is detected, it is addressed by the event selector 16 to the friction consonant processing circuit of the modifier 21; as with the explosion consonant, a possible laryngeal fundamental is isolated by a filter CF1, the amplitude of which can be increased by a setting 412 from 0 to 30 dB. Friction noise passes through the CF5 filter; its frequency envelope is treated as the shape of a vowel, except that it is random noise and that the settings 402, 413, 414 are chosen to adapt the frequency envelope of the friction to the deaf subject so that 'he can perceive it better.
Après avoir été reconstitué par un additionneur de fréquences 420, le signal est envoyé en 436 dans un opérateur de prolongation 421 ; l'augmentation de la durée de l'événement est sélectionnée de 0 à 40 % par le réglage 424 en fonction de la surdité. After having been reconstructed by a frequency adder 420, the signal is sent at 436 to an extension operator 421; the increase in the duration of the event is selected from 0 to 40% by setting 424 depending on the deafness.
La figure 6 traite le cas des transitions ; une fois détecté, l'événement de type transitions est envoyé par le sélecteur d'événements dans le circuit traitement transitions du modificateur 21 une première modification temporelle du signal est réalisée par un opérateur d'insertion de phases 500 ; celui-ci ajoute une ou plusieurs phases supplémentaires (réglage 531 suivant la surdité) entre deux phases du signal d'entrée; la ou les phases ajoutées ont un spectre correspondant à la moyenne des spectres des phases précédente et suivante. Cette opération a pour effet de rallonger chaque transition par rapport au temps et d'adoucir la pente de chacune d'entre elles. Chaque transition sera ainsi plus facilement perçue par l'oreille sourde. Figure 6 deals with the case of transitions; once detected, the transitions type event is sent by the event selector in the transitions processing circuit of the modifier 21 a first temporal modification of the signal is carried out by a phase insertion operator 500; this adds one or more additional phases (setting 531 depending on the deafness) between two phases of the input signal; the added phase or phases have a spectrum corresponding to the average of the spectra of the preceding and following phases. This operation has the effect of lengthening each transition over time and softening the slope of each of them. Each transition will thus be more easily perceived by the deaf ear.
Le signal est ensuite envoyé dans un dispositif qui permet un traitement de l'enveloppe fréquentielle de la transition du premier formant TF2 et celle de la transition du deuxième formant TF3 ; à chaque instant, ce traitement de l'enveloppe fréquentielle est identique à celui du Rlil et du RF2 des voyelles, avec cependant une différence au niveau des réglages 502 , 504, 504, 513, 514, 517, 518, ainsi que des réglages 512 et 519, ceci afin d'adapter spécifiquement la forme et l'énergie de chaque transition pour qu'elle soit mieux perçue par l'oreille sourde. The signal is then sent to a device which allows processing of the frequency envelope of the transition of the first forming TF2 and that of the transition of the second forming TF3; at all times, this processing of the frequency envelope is identical to that of the Rlil and the RF2 of the vowels, with however a difference in the settings 502, 504, 504, 513, 514, 517, 518, as well as the settings 512 and 519, this in order to specifically adapt the shape and energy of each transition so that it is better perceived by the deaf ear.
Chaque transition est envoyée dans un calculateur de pente et de prolongation 525, 526, 527 qui calcule la variation fréquentielle dans le temps de la transition et détermine quel prolongement il faut lui ajouter pour rendre plus marqué son caractère de variation fréquentielle. Each transition is sent to a slope and extension calculator 525, 526, 527 which calculates the frequency variation over time of the transition and determines which extension must be added to it to make its character of frequency variation more marked.
Un opérateur de prolongement 521 ajoute à chaque transition le segment temporel déterminé par le calculateur de pente et de prolongation. La durée du prolongement à ajouter aux transitions est choisie à l'aide du réglage 524. An extension operator 521 adds to each transition the time segment determined by the slope and extension calculator. The length of the extension to be added to the transitions is chosen using setting 524.
La figure 7 traite du cas de l'absence de parole, donc de la présence des bruits pendant cette durée ; lorsqu'un silence de parole supérieur à 300 ms est détecté, le sélecteur d'événements adresse ce signal à un atténuateur réglable 223 pour réduire l'intensité du bruit, puis à un réducteur temporel 221 contrôlé par l'incrémenteur temporel de décalage 22. En effet, ce dernier a enregistré le retard cumulé au fil des événements par le traitement du signal et détermine le retard à rattraper par rapport au temps strictement réel de prononciation des mots par un orateur. FIG. 7 deals with the case of the absence of speech, therefore of the presence of noises during this period; when speech silence greater than 300 ms is detected, the event selector sends this signal to an adjustable attenuator 223 to reduce the intensity of the noise, then to a time reducer 221 controlled by the time offset incrementor 22. Indeed, the latter recorded the delay accumulated over the events by the signal processing and determines the delay to be made up compared to the strictly real time of pronunciation of words by a speaker.
Lorsque le réducteur temporel soustrait à la durée du silence de parole le retard cumulé par les traitements successifs, l'incrémenteur temporel de décalage est remis à zéro si, bien évidemment, la durée du retard est inférieure à celle de l'absence de parole. When the temporal reducer subtracts from the duration of the speech silence the delay accumulated by the successive treatments, the temporal offset incrementer is reset to zero if, of course, the duration of the delay is less than that of the absence of speech.
En se reportant à la figure 8, pour mieux exploiter les zones fréquentielles les moins perturbées, par exemple pour une oreille sourde donnée, il est avantageux d'ajouter, dans les circuits de traitement, à la sortie 103 de l'expandeur de dynamique 102, un détecteur d'enveloppe fréquentielle 104 ; les fréquences de l'enveloppe sont ensuite divisées en 107 par un nombre entier n, par exemple 2, et multipliées en 108 par un nombre entier n', par exemple 2 également, puis envoyées sur 1' additionneur de fréquences 114 ; des réglages 109 et 110 permettent l'adaptation à la surdité. L'ensemble de cette disposition particulière est notée 100 sur la figure 8. Referring to FIG. 8, in order to better exploit the least disturbed frequency zones, for example for a given deaf ear, it is advantageous to add, in the processing circuits, to the output 103 of the dynamic expander 102 , a frequency envelope detector 104; the frequencies of the envelope are then divided into 107 by an integer n, for example 2, and multiplied in 108 by an integer n ', for example also 2, then sent to the frequency adder 114; adjustments 109 and 110 allow adaptation to deafness. The whole of this particular arrangement is noted 100 in FIG. 8.
En appliquant, par exemple, cette disposition au traitement des voyelles, le synoptique correspondant est montré figure 9, qui est analogue à la figure 2, mais sur laquelle ont été ajoutées deux dispositions 100 ; on notera que, bien entendu, la disposition 100 appliquée, dans cet exemple, au traitement des voyelles, peut également, avantageusement, être appliquée aux autres traitements tels que décrits ci-dessus. By applying, for example, this disposition to the processing of vowels, the corresponding synoptic is shown in FIG. 9, which is analogous to FIG. 2, but to which two dispositions have been added 100; it will be noted that, of course, the arrangement 100 applied, in this example, to the processing of vowels, can also, advantageously, be applied to other processing operations as described above.
Le transformateur d'enveloppe, tel que défini à propos de la figure 2, et schématisé, sur cette figure 9, par le trait mixte désigné par le repère 600, peut, en variante, être utilisé pour transformer toute enveloppe du signal à quelque niveau de traitement que ce soit, notamment après division en 107 et/ou multiplication en 108 selon la disposition notée 100 sur la figure 8 ; une telle variante est schématisée sur cette figure 8 par les traits mixtes notés 600 ; cette disposition constitue un moyen supplémentaire d'adaptation de l'enveloppe du signal de sortie aux capacités auditives du sujet traité. The envelope transformer, as defined with reference to FIG. 2, and shown diagrammatically, in this FIG. 9, by the dashed line designated by the reference 600, can, as a variant, be used to transform any envelope of the signal at some level whatever processing, in particular after division into 107 and / or multiplication into 108 according to the arrangement noted 100 in FIG. 8; such a variant is shown diagrammatically in this FIG. 8 by the dashed lines denoted 600; this arrangement constitutes an additional means of adapting the envelope of the output signal to the hearing abilities of the subject being treated.
Le dispositif de traitement selon l'invention a été décrit en application à la correction de la surdité ; mais, bien entendu, il n'est pas limité à cette application; il peut également être utilisé en perception de la parole dans le bruit, rééducation orthophonique, apprentissage de langues étrangères, systèmes radio, télécommunications, implants cochléaires, traitement du signal de parole des plongeurs, amplificateurs (musique, chant, sons de films...). The treatment device according to the invention has been described in application to the correction of deafness; but, of course, it is not limited to this application; it can also be used in speech perception in noise, speech therapy, foreign language learning, radio systems, telecommunications, cochlear implants, speech signal processing of divers, amplifiers (music, singing, film sounds ... ).
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