FR3112017A1 - Electronic equipment including a distortion simulator - Google Patents
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Abstract
Equipement électronique (11) intégrant ou agencé pour être connecté à un microphone (12) et à une chaîne d’émission (13) comprenant un amplificateur (14) et un haut-parleur (15), l’équipement électronique comprenant : - un simulateur de distorsion (18) agencé pour acquérir un signal audio à émettre, pour simuler une distorsion introduite dans le signal sonore émis par la chaîne d’émission, et pour introduire la distorsion dans le signal audio à émettre de manière à produire un signal de référence (Sref) ; - un annulateur d’écho (16) agencé pour acquérir le signal de référence et le signal audio reçu, pour simuler et introduire dans le signal de référence des perturbations linéaires, et pour supprimer le signal d’écho du signal audio reçu et reproduire ainsi le signal sonore utile. FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 2Electronic equipment (11) integrating or arranged to be connected to a microphone (12) and to a transmission chain (13) comprising an amplifier (14) and a loudspeaker (15), the electronic equipment comprising: - a distortion simulator (18) arranged to acquire an audio signal to be transmitted, to simulate a distortion introduced into the sound signal transmitted by the transmission chain, and to introduce the distortion into the audio signal to be transmitted so as to produce a reference (Sref); - an echo canceller (16) arranged to acquire the reference signal and the received audio signal, to simulate and introduce linear disturbances into the reference signal, and to remove the echo signal from the received audio signal and thus reproduce the useful sound signal. FIGURE OF THE ABRIDGE: Fig. 2
Description
La présente invention concerne le domaine des équipements électroniques qui sont susceptibles d’émettre et de recevoir du son simultanément, tels qu’une enceinte connectée comprenant un assistant vocal.The present invention relates to the field of electronic equipment which is capable of transmitting and receiving sound simultaneously, such as a connected speaker comprising a voice assistant.
ARRIERE PLAN DE L’INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION
Certaines enceintes connectées intègrent un assistant vocal. Une telle enceinte connectée est donc capable de diffuser un signal audio à émettre (par exemple de la musique) et, simultanément, d’acquérir et d’interpréter un signal sonore utile produit par un utilisateur (par exemple une commande vocale). L’interprétation de la commande vocale est susceptible d’être perturbée par le phénomène d’écho : les microphones de l’enceinte reçoivent en effet à la fois la commande vocale et la musique émise par l’enceinte.Some connected speakers incorporate a voice assistant. Such a connected speaker is therefore capable of broadcasting an audio signal to be transmitted (for example music) and, simultaneously, of acquiring and interpreting a useful sound signal produced by a user (for example a voice command). The interpretation of the voice command is likely to be disturbed by the echo phenomenon: the speaker microphones receive both the voice command and the music emitted by the speaker.
Cette situation est illustrée sur la
La chaîne d’émission 3 diffuse un signal audio à émettre Sae (la musique) et génère ainsi un signal sonore émis Sse. L’utilisateur 7 émet simultanément un signal sonore utile Ssu (la commande vocale). Le microphone 2 capte un signal sonore reçu Ssr comprenant le signal sonore utile Ssu émis par l’utilisateur 7 et un signal d’écho Se résultant de la propagation du signal sonore émis Sse produit par la chaîne d’émission 3, et génère un signal audio reçu Sar.Transmit channel 3 broadcasts an audio signal to be transmitted Sae (the music) and thus generates a transmitted sound signal Sse. User 7 simultaneously emits a useful sound signal Ssu (the voice command). The microphone 2 picks up a received sound signal Ssr comprising the useful sound signal Ssu emitted by the user 7 and an echo signal Se resulting from the propagation of the emitted sound signal Sse produced by the transmission chain 3, and generates a signal audio received Sar.
L’annulateur d’écho 6 a pour but de supprimer le signal d’écho Se du signal audio reçu Sar. L’annulateur d’écho 6 acquiert à cet effet le signal audio reçu Sar ainsi qu’un signal de référence Sref comprenant le signal audio à émettre Sae, et produit un signal traité St qui a été « nettoyé » et qui est aussi proche que possible du signal sonore utile Ssu, c’est-à-dire de la commande vocale.The purpose of the echo canceller 6 is to suppress the echo signal Se from the received audio signal Sar. The echo canceller 6 acquires for this purpose the received audio signal Sar as well as a reference signal Sref comprising the audio signal to be transmitted Sae, and produces a processed signal St which has been “cleaned” and which is as close as possible of the useful sound signal Ssu, that is to say of the voice command.
Si le signal sonore émis Sse tel que capté par le microphone 2 était identique au signal audio à émettre Sae, le rôle de l’annulateur d’écho 6 se limiterait à une simple soustraction. Cependant, le signal sonore émis Sse a été perturbé par l’amplificateur 4, le haut-parleur 5 et la résonnance de la pièce dans laquelle se trouve l’enceinte 1, et n’est donc pas identique au signal audio à émettre Sae.If the sound signal emitted Sse as picked up by the microphone 2 were identical to the audio signal to be emitted Sae, the role of the echo canceller 6 would be limited to a simple subtraction. However, the sound signal emitted Sse has been disturbed by amplifier 4, loudspeaker 5 and the resonance of the room in which speaker 1 is located, and is therefore not identical to the audio signal to be emitted Sae.
On distingue deux sortes de perturbations.There are two kinds of disturbances.
Les perturbations linéaires sont des perturbations qui modifient le volume et la phase (ou le retard) du signal sonore émis Sse de manière différente pour chaque fréquence. Ces perturbations, dans un système, sont indépendantes entre les fréquences : le signal de sortie du système à une fréquence donnée ne dépend que du signal d’entrée dudit système à la même fréquence et pas du signal d’entrée aux autres fréquences.Linear disturbances are disturbances which modify the volume and the phase (or the delay) of the emitted sound signal Sse in a different way for each frequency. These disturbances, in a system, are independent between frequencies: the output signal of the system at a given frequency depends only on the input signal of said system at the same frequency and not on the input signal at other frequencies.
Les perturbations non linéaires sont des perturbations affectant plusieurs fréquences simultanément. La perturbation non linéaire la plus courante est la distorsion harmonique qui ajoute de l’énergie aux fréquences multiples de celles du signal d’entrée. Ainsi, le signal de sortie à une fréquence donnée dépend non seulement du signal d’entrée à la même fréquence, mais aussi du signal d’entrée à des fréquences plus faibles. Ces perturbations non linéaires sont particulièrement présentes lorsque l’enceinte connectée 1 joue un son à fort volume.Nonlinear disturbances are disturbances affecting several frequencies simultaneously. The most common nonlinear disturbance is harmonic distortion which adds energy at frequencies multiple of those of the input signal. Thus, the output signal at a given frequency depends not only on the input signal at the same frequency, but also on the input signal at lower frequencies. These non-linear disturbances are particularly present when connected speaker 1 plays sound at high volume.
L’annulateur d’écho 6 acquiert le signal de référence Sref comprenant le signal audio à émettre Sae, simule des perturbations linéaires présentes dans le signal sonore émis Sse et introduit dans le signal de référence Sref lesdites perturbations linéaires, de manière à les supprimer du signal audio reçu Sar pour reproduire le signal sonore utile Ssu.The echo canceller 6 acquires the reference signal Sref comprising the audio signal to be transmitted Sae, simulates linear disturbances present in the transmitted sound signal Sse and introduces said linear disturbances into the reference signal Sref, so as to remove them from the received audio signal Sar to reproduce the useful sound signal Ssu.
L’annulateur d’écho 6 est donc capable de gérer les perturbations linéaires, y compris des perturbations variables dans le temps (comme les perturbations liées à la résonnance de la pièce). En revanche, cet annulateur d’écho 6 n’est pas capable de gérer les perturbations non linéaires.The echo canceller 6 is therefore capable of handling linear disturbances, including disturbances that vary over time (such as disturbances linked to the resonance of the room). On the other hand, this echo canceller 6 is not capable of managing non-linear disturbances.
Il existe des équipements dont le signal de référence pour l’annulateur d’écho provient d’un microphone supplémentaire, dit « microphone de référence », situé juste devant le haut-parleur. Cependant, ce genre de système est très coûteux car le microphone de référence doit être capable d’absorber de hauts niveaux de pression acoustique sans introduire de distorsion supplémentaire.There are equipment whose reference signal for the echo canceller comes from an additional microphone, called "reference microphone", located just in front of the loudspeaker. However, this kind of system is very expensive because the reference microphone must be able to absorb high sound pressure levels without introducing additional distortion.
De plus, il est nécessaire que les microphones principaux soient situés suffisamment loin du haut-parleur pour que la proportion du signal sonore utile qu’ils captent soit sensiblement plus élevée que celle captée par le microphone de référence.In addition, it is necessary that the main microphones be located far enough from the loudspeaker so that the proportion of the useful sound signal they pick up is significantly higher than that picked up by the reference microphone.
En effet, tous les microphones, c’est-à-dire aussi bien les microphones principaux que le microphone de référence, captent un signal sonore reçu qui combine une part de signal sonore utile (commande vocale) et une part de signal d’écho. Comme le microphone de référence acquiert une part de signal sonore utile, lorsqu’on utilise le signal du microphone de référence pour annuler le signal d’écho, on se retrouve à annuler aussi cette part de signal sonore utile. Par conséquent, si la part de signal sonore utile par rapport au signal d’écho est la même dans le microphone de référence et dans les microphones principaux, l’équipement se retrouve à annuler le signal sonore utile en même temps que le signal d’écho.Indeed, all the microphones, that is to say both the main microphones and the reference microphone, pick up a received sound signal which combines a part of useful sound signal (voice command) and a part of echo signal. . As the reference microphone acquires part of the useful sound signal, when the signal from the reference microphone is used to cancel the echo signal, we end up canceling this part of the useful sound signal as well. Therefore, if the part of the useful sound signal compared to the echo signal is the same in the reference microphone and in the main microphones, the equipment finds itself canceling the useful sound signal at the same time as the signal of echo.
Ainsi, mathématiquement, si U désigne le signal sonore utile et E désigne le signal d’écho, alors les microphones principaux reçoivent un signal Mptel que :Thus, mathematically, if U denotes the useful sound signal and E denotes the echo signal, then the main microphones receive a signal M p such that:
Mp = ap×U + bp×E,M p = a p ×U + b p ×E,
où apet bpreprésentent la réponse de l’environnement.where a p and b p represent the response of the environment.
Le microphone de référence reçoit un signal Mrtel que :The reference microphone receives a signal M r such that:
Mr = ar×U + br×E.M r = a r ×U + b r ×E.
L’annulateur d’écho fonctionne en calculant un gain g et un signal de sortie O tel que :The echo canceller works by calculating a gain g and an output signal O such that:
O = Mp - g×Mr,O = M p - g×M r ,
de façon à minimiser la part du signal d’écho dans le signal de sortie. Si on développe les formules, on obtient :so as to minimize the share of the echo signal in the output signal. If we develop the formulas, we get:
O = (ap-g·ar)×U + (bp-g·br)×E,O = (a p -g · a r )×U + (b p -g · b r )×E,
avec g ≈ bp/br,with g ≈ b p /b r ,
afin que O ≈ (ap-g·ar)×U ne contienne plus de signal d’écho.so that O ≈ (a p -g·a r )×U no longer contains an echo signal.
Pour qu’un tel système fonctionne, il faut que ap-g·ar≠ 0, c’est-à-dire que ap/bp ≠ ar/br, ou encore que la part de signal sonore utile par rapport au signal d’écho dans les microphones principaux soit différente de la part de signal sonore utile par rapport au signal d’écho dans le microphone de référence.For such a system to work, it is necessary that a p -g · a r ≠ 0, that is to say that a p /b p ≠ a r /b r , or that the part of the useful sound signal compared to the echo signal in the main microphones is different from the share of useful sound signal compared to the echo signal in the reference microphone.
Cette contrainte d’éloignement entre le microphone de référence et les microphones principaux peut être difficile à mettre en œuvre sur un produit tel qu’une enceinte connectée.This distance constraint between the reference microphone and the main microphones can be difficult to implement on a product such as a connected speaker.
OBJET DE L’INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION
L’invention a pour objet d’améliorer l’annulation d’écho dans un équipement électronique susceptible d’émettre et de recevoir des signaux sonores simultanément, sans augmenter le coût de l’équipement électronique de manière significative et sans apporter de contraintes particulières à sondesign.The object of the invention is to improve echo cancellation in electronic equipment capable of transmitting and receiving sound signals simultaneously, without increasing the cost of the electronic equipment significantly and without bringing particular constraints to its design .
En vue de la réalisation de ce but, on propose un équipement électronique intégrant ou agencé pour être connecté à un microphone et à une chaîne d’émission comprenant un amplificateur et un haut-parleur, la chaîne d’émission pouvant diffuser un signal audio à émettre de manière à générer un signal sonore émis, le microphone pouvant, simultanément, recevoir un signal sonore reçu comprenant un signal sonore utile émis par une entité externe et un signal d’écho résultant d’une propagation du signal sonore émis, et produire un signal audio reçu à partir du signal sonore reçu,With a view to achieving this aim, an electronic equipment is proposed integrating or arranged to be connected to a microphone and to a transmission chain comprising an amplifier and a loudspeaker, the transmission chain being able to broadcast an audio signal to transmit so as to generate a transmitted sound signal, the microphone being capable, simultaneously, of receiving a received sound signal comprising a useful sound signal transmitted by an external entity and an echo signal resulting from a propagation of the transmitted sound signal, and producing a audio signal received from the sound signal received,
l’équipement électronique comprenant :electronic equipment including:
- un simulateur de distorsion agencé pour acquérir le signal audio à émettre, pour simuler une distorsion introduite dans le signal sonore émis par la chaîne d’émission, et pour introduire la distorsion dans le signal audio à émettre de manière à produire un signal de référence ;- a distortion simulator arranged to acquire the audio signal to be transmitted, to simulate a distortion introduced into the sound signal transmitted by the transmission chain, and to introduce the distortion into the audio signal to be transmitted so as to produce a reference signal ;
- un annulateur d’écho agencé pour acquérir le signal de référence et le signal audio reçu, pour simuler et introduire dans le signal de référence des perturbations linéaires, et pour supprimer le signal d’écho du signal audio reçu et reproduire ainsi le signal sonore utile.- an echo canceller arranged to acquire the reference signal and the received audio signal, to simulate and introduce linear disturbances into the reference signal, and to remove the echo signal from the received audio signal and thus reproduce the sound signal useful.
Ainsi, en opération, le simulateur de distorsion produit en temps réel un signal de référence intégrant la distorsion harmonique, et transmet ledit signal de référence à l’annulateur d’écho. L’annulateur d’écho, qui est conçu pour simuler et corriger des perturbations (uniquement) linéaires, produit donc un signal traité débarrassé à la fois de la distorsion (et donc de la plus grande part des perturbations non linéaires) et des perturbations linéaires. L’annulation d’écho est donc améliorée de manière très significative par rapport à l’art antérieur grâce à la prise en compte de la distorsion par le simulateur de distorsion, en amont de l’annulateur d’écho. Cette amélioration ne requiert pas undesignparticulier de l’équipement électronique et n’augmente pas significativement le coût de l’équipement électronique, car l’annulateur d’écho peut être un annulateur d’écho linéaire « traditionnel », qu’il n’est donc pas nécessaire de concevoir spécialement pour la mise en œuvre de l’invention.Thus, in operation, the distortion simulator produces in real time a reference signal integrating the harmonic distortion, and transmits said reference signal to the echo canceller. The echo canceller, which is designed to simulate and correct (only) linear disturbances, therefore produces a processed signal free of both distortion (and therefore most of the non-linear disturbances) and linear disturbances . Echo cancellation is therefore very significantly improved compared to the prior art thanks to the taking into account of the distortion by the distortion simulator, upstream of the echo canceller. This improvement does not require a particular design of the electronic equipment and does not significantly increase the cost of the electronic equipment, because the echo canceller can be a "traditional" linear echo canceller, which it does not It is therefore not necessary to design specially for the implementation of the invention.
On propose de plus un équipement électronique tel que précédemment décrit, dans lequel le simulateur de distorsion est agencé pour utiliser un modèle défini par :We also propose electronic equipment as previously described, in which the distortion simulator is arranged to use a model defined by:
oùx(t)est le signal audio à émettre et oùy(t)est le signal de référence, oùP,QetRsont des polynômes de degrés prédéterminés, et où k, q et n sont des entiers supérieurs ou égaux à 1.where x(t) is the audio signal to be transmitted and where y(t) is the reference signal, where P , Q and R are polynomials of predetermined degrees, and where k, q and n are integers greater than or equal to 1.
On propose de plus un équipement électronique tel que précédemment décrit, dans lequel on a q=1, k=1, n=1.We also propose electronic equipment as previously described, in which we have q=1, k=1, n=1.
On propose de plus un équipement électronique tel que précédemment décrit, dans lequel on a q=1, k>1, n=k.We also propose electronic equipment as previously described, in which we have q=1, k>1, n=k.
On propose de plus un équipement électronique tel que précédemment décrit, dans lequel on a q=1, k>1, n=1.We also propose electronic equipment as previously described, in which we have q=1, k>1, n=1.
On propose de plus un équipement électronique tel que précédemment décrit, dans lequel on a q>1, k≥1.We also propose electronic equipment as previously described, in which we have q>1, k≥1.
On propose de plus un équipement électronique tel que précédemment décrit, dans lequel on a :R=0.We also propose electronic equipment as previously described, in which we have: R =0.
On propose de plus un équipement électronique tel que précédemment décrit, dans lequel on a :Q=0.We also propose electronic equipment as previously described, in which we have: Q =0.
On propose de plus un équipement électronique tel que précédemment décrit, dans lequel les polynômesP,QetRsont des polynômes de degré 5.We also propose electronic equipment as previously described, in which the polynomials P , Q and R are polynomials of degree 5.
On propose de plus un équipement électronique tel que précédemment décrit, l’équipement électronique étant une enceinte connectée intégrant la chaîne d’émission et le microphone, et étant agencée pour mettre en œuvre un assistant vocal.In addition, electronic equipment is proposed as described above, the electronic equipment being a connected speaker integrating the transmission chain and the microphone, and being arranged to implement a voice assistant.
On propose aussi un procédé de réglage d’un équipement électronique tel que précédemment décrit, mis en œuvre préalablement à une mise en service de l’équipement électronique, et comprenant les étapes, pour déterminer des coefficients des polynômesP,QetR, de :A method for adjusting electronic equipment as previously described is also proposed, implemented prior to commissioning of the electronic equipment, and comprising the steps, for determining coefficients of the polynomials P , Q and R , of :
- faire diffuser, à faible volume, par la chaîne d’émission, un premier signal audio de test émis, et enregistrer un premier signal audio de test reçu produit par le microphone ;- broadcast, at low volume, by the transmission channel, a first transmitted test audio signal, and record a first received test audio signal produced by the microphone;
- déterminer une réponse linéaireHde la chaîne d’émission et d’un environnement de test en comparant le premier signal audio de test émis et le premier signal audio de test reçu ;- determining a linear response H of the transmission chain and of a test environment by comparing the first audio test signal transmitted and the first audio test signal received;
- calculer une réponse linéaire inverseH -1 ;- calculate an inverse linear response H -1 ;
- faire diffuser, à fort volume, par la chaîne d’émission, un deuxième signal audio de test émis, et enregistrer un deuxième signal audio de test reçu produit par le microphone ;- broadcast, at high volume, by the transmission channel, a second transmitted test audio signal, and record a second received test audio signal produced by the microphone;
- calculer un produit de convolution de la réponse linéaire inverseH -1 et du deuxième signal audio de test reçu pour obtenir un signal rectifié ;- calculating a convolution product of the inverse linear response H -1 and of the second test audio signal received to obtain a rectified signal;
- déterminer les coefficients des polynômes à partir du deuxième signal audio de test émis et du signal rectifié.- determining the coefficients of the polynomials from the second transmitted audio test signal and the rectified signal.
On propose aussi un procédé de réglage tel que précédemment décrit, dans lequel le premier signal audio de test émisx 0 (t)est tel que :An adjustment method as described above is also proposed, in which the first test audio signal emitted x 0 (t) is such that:
avec :with :
où T est une durée du premier signal audio de test émisx 0 (t),ω 1 est une fréquence limite basse etω 2 est une fréquence limite haute du haut-parleur (15).where T is a duration of the first transmitted test audio signal x 0 (t) , ω 1 is a low limit frequency and ω 2 is a high limit frequency of the loudspeaker (15).
On propose aussi un procédé de réglage tel que précédemment décrit, dans lequel on aR=0, dans lequel le modèle est défini par :We also propose an adjustment method as previously described, in which we have R=0 , in which the model is defined by:
le procédé de réglage comprenant l’étape de résoudre le système d’équations suivant par la méthode des moindres carrés :the adjustment method comprising the step of solving the following system of equations by the method of least squares:
les valeursx(i) etŷ(i)étant respectivement les valeurs du deuxième signal audio de test émis et du signal rectifié, les inconnues du systèmep 1 ,p 2 , …p N etq 1 ,q 2 , …q N étant les coefficients des polynômesPetQ.the values x(i ) and ŷ(i) being respectively the values of the second transmitted audio test signal and of the rectified signal, the unknowns of the system p 1 , p 2 , … p N and q 1 , q 2 , … q N being the coefficients of the polynomials P and Q.
On propose aussi un procédé de réglage tel que précédemment décrit, dans lequel on aR≠0, dans lequel le modèle est défini par :We also propose an adjustment method as previously described, in which we have R ≠0, in which the model is defined by:
le procédé de réglage comprenant l’étape de résoudre le système d’équations suivant par la méthode des moindres carrés :the adjustment method comprising the step of solving the following system of equations by the method of least squares:
les valeursx(i)etŷ(i)étant respectivement les valeurs du deuxième signal audio de test émis et du signal rectifié, les inconnues du systèmep 1 ,p 2 , …p N ,q 1 ,q 2 , …q N ,r 1 ,r 2 ,…,r N étant les coefficients des polynômesP,QetR.the values x(i) and ŷ(i) being respectively the values of the second transmitted test audio signal and of the rectified signal, the unknowns of the system p 1 , p 2 , … p N , q 1 , q 2 , … q N , r 1 , r 2 ,…, r N being the coefficients of the polynomials P , Q and R .
On propose aussi un procédé de réglage tel que précédemment décrit, comprenant en outre les étapes d’améliorer la détermination des coefficients des polynômes selon un processus itératif en calculant un signal simuléȳtel que :We also propose an adjustment method as previously described, further comprising the steps of improving the determination of the coefficients of the polynomials according to an iterative process by calculating a simulated signal ȳ such that:
puis en utilisant le signal simulé pour recalculer les coefficients des polynômes en résolvant par la méthode des moindres carrés le système :then using the simulated signal to recalculate the coefficients of the polynomials by solving the system using the least squares method:
L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d’un mode de mise en œuvre particulier non limitatif de l’invention.The invention will be better understood in the light of the following description of a particular non-limiting mode of implementation of the invention.
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :Reference will be made to the attached drawings, among which:
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
En référence à la
Le simulateur de distorsion 18 est ici mis en œuvre dans au moins un composant de traitement qui est adapté à exécuter des instructions d'un programme pour mettre en œuvre ledit simulateur de distorsion 18. Le programme est stocké dans une mémoire reliée ou intégrée dans le composant de traitement. Le composant de traitement est par exemple un processeur, un DSP (pourDigital Signal Processor), un microcontrôleur, ou bien un circuit logique programmable tel qu’un FPGA (pourField Programmable Gate Arrays) ou un ASIC (pourApplication Specific Integrated Circuit).The distortion simulator 18 is here implemented in at least one processing component which is adapted to execute instructions of a program to implement said distortion simulator 18. The program is stored in a memory connected or integrated in the processing component. The processing component is for example a processor, a DSP (for Digital Signal Processor ), a microcontroller, or else a programmable logic circuit such as an FPGA (for Field Programmable Gate Arrays ) or an ASIC (for Application Specific Integrated Circuit ) .
La chaîne d’émission 13 diffuse un signal audio à émettre Sae (par exemple de la musique) et génère ainsi un signal sonore émis Sse, et, en même temps, l’utilisateur 17 émet un signal sonore utile Ssu (par exemple une commande vocale).The transmission channel 13 broadcasts an audio signal to be transmitted Sae (for example music) and thus generates a transmitted sound signal Sse, and, at the same time, the user 17 transmits a useful sound signal Ssu (for example a command voice).
Simultanément, le microphone 12 capte donc un signal sonore reçu Ssr comprenant le signal sonore utile Ssu généré par l’utilisateur 17 et un signal d’écho Se résultant de la propagation du signal sonore émis Sse généré par la chaîne d’émission 13, et produit un signal audio reçu Sar. On précise que les signaux « audio » sont des signaux électriques numériques ou analogiques.Simultaneously, the microphone 12 therefore picks up a received sound signal Ssr comprising the useful sound signal Ssu generated by the user 17 and an echo signal Se resulting from the propagation of the transmitted sound signal Sse generated by the transmission chain 13, and produces a received audio signal Sar. It is specified that the “audio” signals are digital or analog electrical signals.
L’annulateur d’écho 16 utilisé est le même que celui visible sur la
Cependant, dans l’invention, l’annulateur d’écho 16 n’utilise pas comme signal de référence un signal de référence comprenant uniquement le signal audio à émettre Sae.However, in the invention, the echo canceller 16 does not use as a reference signal a reference signal comprising only the audio signal to be transmitted Sae.
Le simulateur de distorsion 18 est en effet positionné « en amont » de l’annulateur d’écho 16 vis-à-vis de l’acquisition du signal audio à émettre Sae. Le simulateur de distorsion 18 acquiert le signal audio à émettre Sae. Le simulateur de distorsion 18 simule une distorsion harmonique présente dans le signal sonore émis Sse (générée principalement par la chaîne d’émission 13), et introduit ladite distorsion dans le signal audio à émettre Sae de manière à produire le signal de référence Sref.The distortion simulator 18 is in fact positioned "upstream" of the echo canceller 16 with respect to the acquisition of the audio signal to be transmitted Sae. The distortion simulator 18 acquires the audio signal to be transmitted Sae. The distortion simulator 18 simulates a harmonic distortion present in the transmitted sound signal Sse (mainly generated by the transmission chain 13), and introduces said distortion into the audio signal to be transmitted Sae so as to produce the reference signal Sref.
L’annulateur d’écho 16 acquiert le signal de référence Sref et le signal audio reçu Sar. L’annulateur d’écho 16 simule les perturbations linéaires présentes dans le signal sonore émis Sse, introduit les perturbations linéaires dans le signal de référence Sref et produit ainsi un signal de référence résultant intégrant à la fois la distorsion et les perturbations linéaires. L’annulateur d’écho 16 soustrait alors le signal de référence résultant du signal audio reçu Sar pour supprimer à la fois les perturbations linéaires et la distorsion du signal audio reçu Sar. L’annulateur d’écho 16 supprime ainsi le signal d’écho Se du signal audio reçu Sar et reproduit ainsi le signal sonore utile Ssu.The echo canceller 16 acquires the reference signal Sref and the received audio signal Sar. The echo canceller 16 simulates the linear disturbances present in the transmitted sound signal Sse, introduces the linear disturbances into the reference signal Sref and thus produces a resulting reference signal integrating both the distortion and the linear disturbances. The echo canceller 16 then subtracts the resulting reference signal from the received audio signal Sar to remove both linear disturbances and distortion from the received audio signal Sar. The echo canceller 16 thus removes the echo signal Se from the received audio signal Sar and thus reproduces the useful sound signal Ssu.
La suppression du signal d’écho est ainsi améliorée par la prise en compte par le simulateur de distorsion 18 de la distorsion en amont de l’annulateur d’écho 16, sans que l’annulateur d’écho 16 en lui-même ne diffère d’un annulateur d’écho linéaire de l’art antérieur.The suppression of the echo signal is thus improved by the taking into account by the distortion simulator 18 of the distortion upstream of the echo canceller 16, without the echo canceller 16 in itself differing of a prior art linear echo canceller.
Il est connu d’utiliser le modèle de l’art antérieur suivant pour modéliser conjointement la distorsion harmonique (non linéaire) et la réponse linéaire d’un système :It is known to use the following prior art model to jointly model the harmonic distortion (nonlinear) and the linear response of a system:
oùy(t)représente le signal de sortie dudit système,x(t )représente le signal d’entrée dudit système, ⊗ représente l’opération de convolution, et lesh i (t)représentent les réponses impulsionnelles de plusieurs filtres linéaires. Les valeurs desh i (t)constituent les paramètres du système.where y(t) represents the output signal of said system, x(t ) represents the input signal of said system, ⊗ represents the convolution operation, and the h i (t) represent the impulse responses of several linear filters. The values of h i (t) constitute the parameters of the system.
Ce modèle est très coûteux, car les réponses impulsionnellesh i (t)sont assez longues et les opérations de convolution sont donc coûteuses en temps de calcul.This model is very expensive, because the impulse responses h i (t) are quite long and the convolution operations are therefore computationally expensive.
Dans l’invention, l’annulateur d’écho 16 utilisé est capable de gérer les perturbations linéaires, de sorte que le simulateur de distorsion 18 doit simuler uniquement les perturbations non linéaires.In the invention, the echo canceller 16 used is capable of handling linear disturbances, so that the distortion simulator 18 must simulate only non-linear disturbances.
Le simulateur de distorsion 18 utilise donc un modèle défini par :The distortion simulator 18 therefore uses a model defined by:
oùx(t)est le signal d’entrée du système, c’est à dire le signal audio à émettre Sae et oùy(t)est le signal de sortie du simulateur, c’est-à-dire le signal de référence Sref.where x(t) is the system input signal, i.e. the audio signal to be emitted Sae and where y(t) is the simulator output signal, i.e. the reference signal Sref.
P,QetRsont des polynômes de degrés prédéterminés, et k, q et n sont des entiers supérieurs ou égaux à 1. Par exemple, chacun des polynômesP,QetRest de degré 5. P , Q and R are polynomials of predetermined degrees, and k, q and n are integers greater than or equal to 1. For example, each of the polynomials P , Q and R is of degree 5.
Dans un premier mode de réalisation, on a q=1, k=1 et n=1.In a first embodiment, we have q=1, k=1 and n=1.
Le modèle utilisé est donc le suivant.The model used is therefore the following.
On note que, dans le cas oùR=0, le modèle ci-dessus est équivalent au modèle de l’art antérieur qui vient d’être cité avec des réponses impulsionnellesh i (t)de longueur 2.It is noted that, in the case where R =0, the above model is equivalent to the model of the prior art which has just been cited with impulse responses h i (t) of length 2.
Les paramètres du modèle sont déterminés via un procédé de réglage comprenant des opérations de réglage mises en œuvre préalablement à la mise en service de l’enceinte connectée 11.The parameters of the model are determined via an adjustment process comprising adjustment operations implemented prior to the commissioning of the connected speaker 11.
Les opérations de réglage ont lieu par exemple en usine au cours d’une phase de calibration de l’enceinte connectée 11, ou bien au cours de la conception de ladite enceinte connectée 11. Dans le premier cas, les paramètres sont propres à l’enceinte connectée 11, alors que dans le deuxième cas, les paramètres sont valables pour une pluralité d’enceintes connectées 11 du même type que l’enceinte connectée 11 (par « du même type », on entend par exemple les enceintes ayant le même numéro d’article, ou P/N, pourPart Number).The adjustment operations take place, for example, in the factory during a calibration phase of the connected speaker 11, or else during the design of said connected speaker 11. In the first case, the parameters are specific to the connected speaker 11, whereas in the second case, the parameters are valid for a plurality of connected speakers 11 of the same type as the connected speaker 11 (by "of the same type", we mean for example the speakers having the same number number, or P/N, for Part Number ).
Afin de déterminer les paramètres du modèle, c’est-à-dire les coefficients des polynômesP,QetR, on mesure le comportement de la chaîne d’émission 13 tel que perçu par le microphone 12 en diffusant un signal audio de test émis via la chaîne d’émission 13 de manière à produire un signal sonore de test émis, et en enregistrant le signal audio de test reçu produit par le microphone 12 pendant la lecture. On compare ensuite le signal audio de test émis et le signal audio de test reçu qui a été enregistré, pour déterminer les paramètres du modèle.In order to determine the parameters of the model, that is to say the coefficients of the polynomials P , Q and R , the behavior of the transmission chain 13 is measured as perceived by the microphone 12 by broadcasting an audio test signal transmitted via the transmission channel 13 so as to produce a transmitted test sound signal, and by recording the received test audio signal produced by the microphone 12 during playback. The transmitted test audio signal and the recorded received test audio signal are then compared to determine the parameters of the model.
La principale difficulté pour déterminer les paramètres du modèle vient de ce que le signal audio de test reçu a subi non seulement les perturbations non linéaires que l’on cherche à modéliser mais aussi les perturbations linéaires liées entre autres à l’environnement de test dans lequel se trouve l’enceinte connectée 11 au moment du procédé de réglage (chambre sourde ou caisson acoustique).The main difficulty in determining the parameters of the model comes from the fact that the audio test signal received has undergone not only the nonlinear disturbances that one seeks to model but also the linear disturbances linked, among other things, to the test environment in which the connected enclosure 11 is located at the time of the adjustment process (deaf room or acoustic box).
On sait cependant que les perturbations non linéaires sont surtout présentes à volume sonore élevé. On détermine donc les paramètres du modèle en mettant en œuvre un procédé de réglage qui comprend les étapes de :We know, however, that nonlinear disturbances are especially present at high sound volume. The parameters of the model are therefore determined by implementing an adjustment process which includes the steps of:
- diffuser, à faible volume, via la chaîne d’émission 13, un premier signal audio de test émisx 0 (t), et enregistrer un premier signal audio de test reçuy 0 (t)produit par le microphone 12 ;- broadcast, at low volume, via the transmission channel 13, a first test audio signal transmitted x 0 (t) , and record a first test audio signal received y 0 (t) produced by the microphone 12;
- déterminer la réponse linéaireHde la chaîne d’émission 13 et de l’environnement de test en comparant le premier signal audio de test émisx 0 (t)et le premier signal audio de test reçuy 0 (t);- determining the linear response H of the transmission chain 13 and of the test environment by comparing the first audio test signal transmitted x 0 (t) and the first audio test signal received y 0 (t) ;
- calculer la réponse linéaire inverseH -1 ;- calculate the inverse linear response H -1 ;
- diffuser, à fort volume, via la chaîne d’émission 13, un deuxième signal audio de test émisx 1 (t), et enregistrer un deuxième signal audio de test reçuy 1 (t)produit par le microphone 12 ;- broadcast, at high volume, via the transmission channel 13, a second audio test signal transmitted x 1 (t) , and record a second audio test signal received y 1 (t) produced by the microphone 12;
- calculer le produit de convolution de la réponse linéaire inverseH -1 et du deuxième signal audio de test reçuy 1 (t)pour obtenir un signal rectifiéŷ 1 (t):- calculate the convolution product of the inverse linear response H -1 and the second test audio signal received y 1 (t) to obtain a rectified signal ŷ 1 (t) :
ŷ1(t)=y1(t)⊗H-1;ŷ 1 (t)=y 1 (t)⊗H -1 ;
- déterminer les coefficients des polynômesP,Q,Rà partir du deuxième signal audio de test émisx 1 (t)et du signal rectifiéŷ 1 (t).- determining the coefficients of the polynomials P , Q , R from the second audio test signal emitted x 1 (t) and from the rectified signal ŷ 1 (t) .
Le fort volume est ici par exemple le volume maximal de l’enceinte connectée 11. Le faible volume est ici égal à un pourcentage prédéterminé du volume maximal. Le pourcentage prédéterminé est par exemple égal à 25%.The high volume is here for example the maximum volume of the connected speaker 11. The low volume is here equal to a predetermined percentage of the maximum volume. The predetermined percentage is for example equal to 25%.
La réponse linéaireHest déterminée de la manière suivante.The linear response H is determined as follows.
On utilise un premier signal audio de test émisx 0 (t)qui réalise un balayage logarithmique des fréquences.A first test audio signal transmitted x 0 (t) is used which carries out a logarithmic sweep of the frequencies.
On a ici :We have here:
avec :with :
Test la durée du premier signal audio de test émisx 0 (t)(par exemple 30s),ω 1 est la fréquence limite minimale etω 2 est la fréquence limite maximale du haut-parleur 15. Par exemple, pour un caisson de basses,ω 1 =20 Hz etω 2 =1 kHz. T is the duration of the first test audio signal emitted x 0 (t) (for example 30s), ω 1 is the minimum frequency limit and ω 2 is the maximum frequency limit of the loudspeaker 15. For example, for a subwoofer bass, ω 1 =20 Hz and ω 2 =1 kHz.
La réponse du système est alors donnée en effectuant la convolution du premier signal audio de test reçuy 0 (t)avec le filtre inverse dex 0 :The system response is then given by performing the convolution of the first test audio signal received y 0 (t) with the inverse filter of x 0 :
On note que la réponse linéaireHet son inverseH -1 dépendent de l’environnement de test (en particulier la chambre sourde ou le caisson acoustique où est placée l’enceinte connectée) et ne sont donc utilisés que lors de la détermination des paramètres du modèle, et pas lors du fonctionnement normal de l’enceinte connectée 11. Leur coût de calcul ne pose donc pas de problème en fonctionnement normal.Note that the linear response H and its inverse H -1 depend on the test environment (in particular the anechoic chamber or the acoustic box where the connected speaker is placed) and are therefore only used when determining the parameters of the model, and not during normal operation of the connected speaker 11. Their calculation cost therefore does not pose a problem in normal operation.
On note aussi que le procédé de réglage ci-dessus n’est valable que pour des fréquences comprises entreω 1 etω 2 . On fixe doncHetH -1 à 1 pour les fréquences inférieures àω 1 ou supérieures àω 2 .It is also noted that the above adjustment method is only valid for frequencies between ω 1 and ω 2 . H and H -1 are therefore fixed at 1 for frequencies lower than ω 1 or higher than ω 2 .
De plus, on peut observer que la qualité des filtresHetH -1 se dégrade à l’approche des fréquencesω 1 etω 2 , même en ayant pris une grande duréeTafin d’avoir des filtres longs et donc de bonne qualité.Moreover, it can be observed that the quality of the filters H and H -1 deteriorates when approaching the frequencies ω 1 and ω 2 , even having taken a long duration T in order to have long filters and therefore of good quality. .
Par conséquent, il est avantageux de prendre une marge lors du choix deω 1 etω 2 . On peut considérer que les filtresHetH -1 sont bons entre 2×ω 1 etω 2 /2, il convient donc de choisir des valeurs deω 1 etω 2 suffisamment larges par rapport aux fréquences nominales de fonctionnement du dispositif pour que les filtresHetH -1 soient bons sur l’ensemble de la plage utile.Therefore, it is advantageous to take a margin when choosing ω 1 and ω 2 . It can be considered that the H and H -1 filters are good between 2× ω 1 and ω 2 /2, it is therefore advisable to choose values of ω 1 and ω 2 sufficiently large with respect to the nominal operating frequencies of the device so that the H and H -1 filters are good over the entire useful range.
En effet, il est intéressant d’utiliser une valeur deω 1 plus basse que la fréquence limite minimale nominale du haut-parleur 15 (par exemple la moitié) le temps de la mesure pour permettre aux filtres d’être bons dès la fréquence limite minimale nominale. Le même raisonnement s’applique symétriquement pourω 2 et la fréquence limite maximale nominale. Le deuxième signal audio de test émisx 1 (t)est ici diffusé au volume maximal de l’enceinte connectée 11. Le deuxième signal audio de test émisx 1 (t)comporte toutes les fréquences utiles.Indeed, it is interesting to use a value of ω 1 lower than the nominal minimum limit frequency of the loudspeaker 15 (for example half) the time of the measurement to allow the filters to be good from the limit frequency nominal minimum. The same reasoning applies symmetrically for ω 2 and the nominal maximum limit frequency. The second audio test signal emitted x 1 (t) is here broadcast at the maximum volume of the connected speaker 11. The second audio test signal emitted x 1 (t) comprises all the useful frequencies.
On utilise par exemple un deuxième signal audio de test émisx 1 (t)tel que :For example, a second test audio signal emitted x 1 (t) is used such that:
x 1 (t)=g×x 0 (t), x 1 (t) = g× x 0 (t) ,
où g est un gain permettant d’atteindre le volume maximal,where g is a gain allowing to reach the maximum volume,
et on conserve uniquement la partie du signal dont la fréquence est comprise entre 2×ω 1 etω 2 /2. Le deuxième signal audio de test émisx 1 (t)réalise donc aussi un balayage logarithmique des fréquences.and only the part of the signal whose frequency is between 2× ω 1 and ω 2 /2 is kept. The second test audio signal emitted x 1 (t) therefore also carries out a logarithmic sweep of the frequencies.
Dans le cas le plus simple, le modèle est non récursif, c’est-à-dire qu’on a choisi de forcerR=0. Dans ce cas, le modèle de distorsion s’écrit :In the simplest case, the model is non-recursive, ie we have chosen to force R =0. In this case, the distortion model is written:
Si on applique cette équation à tous les échantillons du deuxième signal audio de test émis, on obtient le système d’équations ci-dessous.If we apply this equation to all the samples of the second audio test signal emitted, we obtain the system of equations below.
Les valeursx(i)etŷ(i)sont respectivement les valeurs du deuxième signal audio de test émisx 1 (t)et du signal rectifiéŷ 1 (t), les inconnues du systèmep 1 ,p 2 , …p N etq 1 ,q 2 , …q N sont les coefficients des polynômesPetQ.The values x(i) and ŷ(i) are respectively the values of the second transmitted test audio signal x 1 (t) and of the rectified signal ŷ 1 (t) , the unknowns of the system p 1 , p 2 , … p N and q 1 , q 2 , … q N are the coefficients of the polynomials P and Q .
En résolvant ce système par la méthode des moindres carrés, on obtient les coefficients des polynômesPetQdu modèle.By solving this system by the method of least squares, we obtain the coefficients of the polynomials P and Q of the model.
On voit sur la
Dans le cas d’un modèle récursif, il faut aussi déterminer les coefficients deR. Ici le modèle s’écrit :In the case of a recursive model, it is also necessary to determine the coefficients of R . Here the model is written:
Comme pour le modèle non récursif, on peut obtenir les coefficients en résolvant par la méthode des moindres carrés le système :As for the non-recursive model, the coefficients can be obtained by solving the system using the least squares method:
Les valeursx(i)etŷ(i)sont respectivement les valeurs du deuxième signal audio de test émisx 1 (t)et du signal rectifiéŷ 1 (t), les inconnues du systèmep 1 ,p 2 , …p N ,q 1 ,q 2 , …q N ,r 1 ,r 2 , …,r N sont les coefficients des polynômesP,QetR.The values x(i) and ŷ(i) are respectively the values of the second transmitted test audio signal x 1 (t) and of the rectified signal ŷ 1 (t) , the unknowns of the system p 1 , p 2 , … p N , q 1 , q 2 , … q N , r 1 , r 2 , …, r N are the coefficients of the polynomials P , Q and R .
On améliore ensuite l’estimation des coefficients selon un processus itératif en calculant un signal simuléȳ:We then improve the estimation of the coefficients according to an iterative process by calculating a simulated signal ȳ :
On utilise ce signal simuléȳpour recalculer les coefficients des polynômes en résolvant par la méthode des moindres carrés le système (noter qu’on utilise toujours le signal rectifiéŷà gauche des égalités, et qu’on utilise maintenant le signal simuléȳà droite) :We use this simulated signal ȳ to recalculate the coefficients of the polynomials by solving the system by the method of least squares (note that we still use the rectified signal ŷ on the left of the equalities, and that we now use the simulated signal ȳ on the right ):
On répète éventuellement cette opération, jusqu’à ce que l’erreur arrête de diminuer. Les coefficients des polynômes sont ainsi définis de manière très précise.This operation is repeated if necessary, until the error stops decreasing. The coefficients of the polynomials are thus defined very precisely.
On vient de décrire que le modèle utilisé par le simulateur de distorsion 18 est le suivant :It has just been described that the model used by the distortion simulator 18 is the following:
On a vu qu’il est possible de forcerR=0. De même on peut simplifier encore plus le modèle en forçantQ=0.We have seen that it is possible to force R =0. Similarly, the model can be further simplified by forcing Q =0.
LorsqueQ=0, le modèle est capable de simuler la distorsion liée à la saturation de l’amplificateur 14, mais ne peut pas simuler le comportement mécanique du haut-parleur 15.When Q = 0, the model is able to simulate the distortion linked to the saturation of the amplifier 14, but cannot simulate the mechanical behavior of the loudspeaker 15.
On note qu’en audio, on utilise généralement une fréquence d’échantillonnage de 48 kHz. Or, la distorsion la plus importante provient souvent des basses fréquences. Un modèle qui se contente d’utiliser l’échantillon précédent, comme celui décrit plus tôt, peut avoir du mal à gérer les basses fréquences. On cherche donc à augmenter la profondeur du modèle utilisé.Note that in audio, a sampling frequency of 48 kHz is generally used. However, the most important distortion often comes from the low frequencies. A model that just uses the previous sample, like the one described earlier, may struggle to handle low frequencies. We therefore seek to increase the depth of the model used.
On peut par exemple mettre en œuvre un échantillonnage lointain.It is for example possible to implement remote sampling.
Pour rappel, le modèle général utilisé s’exprime sous la forme :As a reminder, the general model used is expressed in the form:
Pour pallier les problèmes liés aux basses fréquences, on peut définir que :To overcome the problems related to low frequencies, we can define that:
q=1, k>1, n=k.q=1, k>1, n=k.
Le modèle utilisé devient donc :The model used therefore becomes:
On peut aussi définir que :We can also define that:
q=1, k>1, n=1.q=1, k>1, n=1.
Le modèle utilisé devient donc :The model used therefore becomes:
Par exemple, on peut choisir k=12 pour un signal échantillonné à 48 kHz, si on ne s’intéresse qu’au haut-parleur de basses et qu’on est sûr que les signaux d’entrée ne contiennent pas de fréquences supérieures à 2 kHz.For example, we can choose k=12 for a signal sampled at 48 kHz, if we are only interested in the bass speaker and we are sure that the input signals do not contain frequencies higher than 2 kHz.
La détermination des paramètres du modèle utilise alors le même principe que précédemment en remplaçantx(t-1) parx(t- k) ety(t-1) pary(t- n) dans les systèmes d’équations à résoudre.The determination of the parameters of the model then uses the same principle as previously by replacing x ( t -1) by x ( t- k ) and y ( t -1) by y ( t- n ) in the systems of equations to be solved .
Une autre solution pour pallier les problèmes liés aux basses fréquences consiste à mettre en œuvre un échantillonnage moyenné et donc à remplacerx(t-1) par la moyenne des valeurs dexentre les instantst- k -q(avec k≥1 et q>1) ett-k.Another solution to overcome the problems related to low frequencies consists in implementing an averaged sampling and therefore in replacing x ( t -1) by the average of the values of x between the instants t- k -q (with k≥1 and q>1) and t -k.
On définit donc que :We therefore define that:
q>1, k≥1, etR=0.q>1, k≥1, and R =0.
Le modèle utilisé devient donc :The model used therefore becomes:
Cette solution est légèrement plus coûteuse en temps de calcul, mais il existe des méthodes rapides de calcul récursif de la moyenne qui permettent d’éviter que le surcoût soit trop important.This solution is slightly more computationally expensive, but there are fast recursive averaging methods that can prevent the overhead from being too large.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications.Of course, the invention is not limited to the embodiment described but encompasses any variant falling within the scope of the invention as defined by the claims.
L’équipement électronique dans lequel est mise en œuvre l’invention n’est pas nécessairement une enceinte connectée, mais peut être tout équipement susceptible d’émettre et de recevoir du son simultanément, et par exemple une barre de son ou une télévision comprenant un microphone pour acquérir des commandes, ou bien unsmartphoneou une tablette.The electronic equipment in which the invention is implemented is not necessarily a connected speaker, but may be any equipment capable of transmitting and receiving sound simultaneously, and for example a sound bar or a television comprising a microphone to acquire commands, or a smartphone or tablet.
Le microphone et/ou la chaîne d’émission (comprenant l’amplificateur et le haut-parleur) ne sont pas nécessairement intégrés dans l’équipement électronique dans lequel est mise en œuvre l’invention, mais peuvent être connectés audit équipement électronique.The microphone and/or the transmission chain (including the amplifier and the loudspeaker) are not necessarily integrated into the electronic equipment in which the invention is implemented, but can be connected to said electronic equipment.
Le signal sonore utile n’est pas nécessairement émis par un utilisateur humain, mais pourrait être émis par une autre entité externe, et notamment par un autre équipement électronique (distinct de l’équipement électronique dans lequel est mise en œuvre l’invention).The useful sound signal is not necessarily emitted by a human user, but could be emitted by another external entity, and in particular by other electronic equipment (separate from the electronic equipment in which the invention is implemented).
Claims (15)
la chaîne d’émission pouvant diffuser un signal audio à émettre (Sae) de manière à générer un signal sonore émis (Sse),
le microphone pouvant, simultanément, recevoir un signal sonore reçu (Ssr) comprenant un signal sonore utile (Ssu) émis par une entité externe (17) et un signal d’écho (Se) résultant d’une propagation du signal sonore émis, et produire un signal audio reçu (Sar) à partir du signal sonore reçu,
l’équipement électronique comprenant :
- un simulateur de distorsion (18) agencé pour acquérir le signal audio à émettre, pour simuler une distorsion introduite dans le signal sonore émis par la chaîne d’émission, et pour introduire la distorsion dans le signal audio à émettre de manière à produire un signal de référence (Sref) ;
- un annulateur d’écho (16) agencé pour acquérir le signal de référence et le signal audio reçu, pour simuler et introduire dans le signal de référence des perturbations linéaires, et pour supprimer le signal d’écho du signal audio reçu et reproduire ainsi le signal sonore utile.Electronic equipment (11) integrating or arranged to be connected to a microphone (12) and to a transmission chain (13) comprising an amplifier (14) and a loudspeaker (15),
the transmission chain being able to broadcast an audio signal to be transmitted (Sae) so as to generate a transmitted sound signal (Sse),
the microphone being able, simultaneously, to receive a received sound signal (Ssr) comprising a useful sound signal (Ssu) emitted by an external entity (17) and an echo signal (Se) resulting from a propagation of the emitted sound signal, and producing a received audio signal (Sar) from the received sound signal,
electronic equipment including:
- a distortion simulator (18) arranged to acquire the audio signal to be transmitted, to simulate a distortion introduced into the sound signal transmitted by the transmission chain, and to introduce the distortion into the audio signal to be transmitted so as to produce a reference signal (Sref);
- an echo canceller (16) arranged to acquire the reference signal and the received audio signal, to simulate and introduce linear disturbances into the reference signal, and to remove the echo signal from the received audio signal and thus reproduce the useful sound signal.
oùx(t)est le signal audio à émettre et oùy(t)est le signal de référence, oùP,QetRsont des polynômes de degrés prédéterminés, et où k, q et n sont des entiers supérieurs ou égaux à 1.Electronic equipment according to claim 1, in which the distortion simulator (18) is arranged to use a model defined by:
where x(t) is the audio signal to be transmitted and where y(t) is the reference signal, where P , Q and R are polynomials of predetermined degrees, and where k, q and n are integers greater than or equal to 1.
- faire diffuser, à faible volume, par la chaîne d’émission (13), un premier signal audio de test émis, et enregistrer un premier signal audio de test reçu produit par le microphone (12) ;
- déterminer une réponse linéaireHde la chaîne d’émission et d’un environnement de test en comparant le premier signal audio de test émis et le premier signal audio de test reçu ;
- calculer une réponse linéaire inverseH -1 ;
- faire diffuser, à fort volume, par la chaîne d’émission, un deuxième signal audio de test émis, et enregistrer un deuxième signal audio de test reçu produit par le microphone ;
- calculer un produit de convolution de la réponse linéaire inverseH -1 et du deuxième signal audio de test reçu pour obtenir un signal rectifié ;
- déterminer les coefficients des polynômes à partir du deuxième signal audio de test émis et du signal rectifié.Method for adjusting electronic equipment according to one of Claims 2 to 10, implemented prior to commissioning of the electronic equipment, and comprising the steps, for determining coefficients of the polynomials P , Q and R , of :
- broadcast, at low volume, by the transmission channel (13), a first transmitted test audio signal, and record a first received test audio signal produced by the microphone (12);
- determining a linear response H of the transmission chain and of a test environment by comparing the first audio test signal transmitted and the first audio test signal received;
- calculate an inverse linear response H -1 ;
- Broadcasting, at high volume, by the transmission channel, a second transmitted test audio signal, and recording a second received test audio signal produced by the microphone;
- calculating a convolution product of the inverse linear response H -1 and of the second test audio signal received to obtain a rectified signal;
- determining the coefficients of the polynomials from the second transmitted audio test signal and the rectified signal.
avec :
où T est une durée du premier signal audio de test émisx 0 (t),ω 1 est une fréquence limite basse etω 2 est une fréquence limite haute du haut-parleur (15).Adjustment method according to claim 11, in which the first test audio signal transmitted x 0 (t) is such that:
with :
where T is a duration of the first transmitted test audio signal x 0 (t) , ω 1 is a low limit frequency and ω 2 is a high limit frequency of the loudspeaker (15).
le procédé de réglage comprenant l’étape de résoudre le système d’équations suivant par la méthode des moindres carrés :
les valeursx(i) etŷ(i)étant respectivement les valeurs du deuxième signal audio de test émis et du signal rectifié, les inconnues du systèmep 1 ,p 2 , …p N etq 1 ,q 2 , …q N étant les coefficients des polynômesPetQ.Adjustment method according to claim 11, in which one has R=0 , in which the model is defined by:
the adjustment method comprising the step of solving the following system of equations by the method of least squares:
the values x(i ) and ŷ(i) being respectively the values of the second transmitted audio test signal and of the rectified signal, the unknowns of the system p 1 , p 2 , … p N and q 1 , q 2 , … q N being the coefficients of the polynomials P and Q.
le procédé de réglage comprenant l’étape de résoudre le système d’équations suivant par la méthode des moindres carrés :
les valeursx(i)etŷ(i)étant respectivement les valeurs du deuxième signal audio de test émis et du signal rectifié, les inconnues du systèmep 1 ,p 2 , …p N ,q 1 ,q 2 , …q N ,r 1 ,r 2 ,…,r N étant les coefficients des polynômesP,QetR.Adjustment method according to claim 11, in which one has R ≠0, in which the model is defined by:
the adjustment method comprising the step of solving the following system of equations by the method of least squares:
the values x(i) and ŷ(i) being respectively the values of the second transmitted test audio signal and of the rectified signal, the unknowns of the system p 1 , p 2 , … p N , q 1 , q 2 , … q N , r 1 , r 2 ,…, r N being the coefficients of the polynomials P , Q and R .
puis en utilisant le signal simulé pour recalculer les coefficients des polynômes en résolvant par la méthode des moindres carrés le système :
then using the simulated signal to recalculate the coefficients of the polynomials by solving the system using the least squares method:
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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