EP4319201A1 - Procédé de calibrage d'un dispositif audio nomade, système de calibrage d'un dispositif audio nomade et produit programme d'ordinateur associés - Google Patents

Procédé de calibrage d'un dispositif audio nomade, système de calibrage d'un dispositif audio nomade et produit programme d'ordinateur associés Download PDF

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EP4319201A1
EP4319201A1 EP23189296.9A EP23189296A EP4319201A1 EP 4319201 A1 EP4319201 A1 EP 4319201A1 EP 23189296 A EP23189296 A EP 23189296A EP 4319201 A1 EP4319201 A1 EP 4319201A1
Authority
EP
European Patent Office
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calibration
microphone
portable
nomadic
filter
Prior art date
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Pending
Application number
EP23189296.9A
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German (de)
English (en)
Inventor
Vu Hoang Co Thuy
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Devialet SA
Original Assignee
Devialet SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Devialet SA filed Critical Devialet SA
Publication of EP4319201A1 publication Critical patent/EP4319201A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/001—Monitoring arrangements; Testing arrangements for loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/004—Monitoring arrangements; Testing arrangements for microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2460/00—Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2460/01—Hearing devices using active noise cancellation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/033—Headphones for stereophonic communication

Definitions

  • the present invention relates to a method for calibrating a portable audio device.
  • the invention also relates to a computer program product and a system for calibrating a portable audio system.
  • the invention relates to the field of manufacturing portable audio devices.
  • nomadic audio device means a device configured to restore, to a user of the device, audio content coming from an audio source, the device being transportable with the audio source.
  • the audio source is for example an MP3 player or a smartphone .
  • the portable audio device is an in-ear device, also called a pair of headphones.
  • the nomadic audio device is for example an extra-aural device, also called an audio headset.
  • a nomadic audio device comprises at least one nomadic speaker and preferably for each nomadic speaker, an internal nomadic microphone and at least one external nomadic microphone.
  • the portable speaker is configured to reproduce sound content coming from the source.
  • the internal portable microphone is oriented towards the portable speaker, and intended to be positioned between said portable speaker and an ear of the user.
  • the portable microphone is configured to acquire the audio signal broadcast by the portable speaker.
  • the external nomadic microphone is placed on a periphery of the nomadic audio device and oriented towards an exterior of the device.
  • the external portable microphone is configured to acquire the audio stream surrounding the portable audio device, such as the user's speech.
  • the nomadic loudspeaker, the external nomadic microphone and the nomadic loudspeaker allow, jointly with the source, to produce a hands-free kit telephony functionality.
  • the lyrics of the user are acquired by the external portable microphone and the words of a third party with whom the user is speaking are reproduced by the portable speaker.
  • the nomadic speaker, the internal nomadic microphone and the external nomadic microphone make it possible to implement an active reduction functionality of noise surrounding the nomadic audio device.
  • the surrounding noise is acquired by the external nomadic microphone.
  • This noise is processed by a filter and a signal is emitted to the portable speaker to cancel out with the surrounding noise having passed through the audio device.
  • the internal nomadic microphone makes it possible to control, through a respective filter, that residual noise at the user's eardrum is minimal. Feedback is provided to the portable speaker based on the signal acquired by the internal portable microphone.
  • each of the nomadic loudspeaker and the nomadic microphones presents a frequency response of its own.
  • Speakers and microphones are generally mass-produced components. It is therefore known to determine, for each model, a respective nominal frequency response and a maximum dispersion between the frequency response of a specific component and the nominal response associated with the model of the component.
  • the maximum dispersion is for example equal to plus or minus 3dB.
  • each filter of the portable audio device In an industrial context, it is often necessary to design each filter of the portable audio device according to the nominal frequency response of each component without taking into account the dispersion between the behavior of the components actually in the audio headset and their nominal behavior. In addition, the design of each filter generally does not take into account defects when assembling the components to form the portable audio device.
  • the filters are no longer necessarily adapted to the device obtained.
  • the present invention provides a method for calibrating a portable audio device, a computer program product and an associated calibration system to avoid such problems.
  • the performance of said device is improved depending on the performance of the portable speaker and the portable microphone actually present in the portable audio device and not only from the nominal model performance of these components.
  • the present invention also relates to a computer program product comprising software instructions, which, when executed by a computer, implement the calibration method as described above.
  • the present invention also relates to a system for calibrating a portable audio device, such as a headset or a pair of headphones, the portable audio device comprising at least one portable microphone, a portable speaker, the audio device nomad being suitable for being placed in the calibration system, the calibration system comprising a calibration microphone, a calibration speaker, and an electronic calibration device capable of executing software instructions of a computer program product described above.
  • a portable audio device such as a headset or a pair of headphones
  • the portable audio device comprising at least one portable microphone, a portable speaker, the audio device nomad being suitable for being placed in the calibration system
  • the calibration system comprising a calibration microphone, a calibration speaker, and an electronic calibration device capable of executing software instructions of a computer program product described above.
  • a nomadic audio device 10 is shown.
  • the nomadic audio device 10 is a pair of headphones.
  • the portable audio device is an audio headset.
  • the nomadic audio device 10 optionally includes a first audio channel CH1 and a second channel CH2.
  • the first audio channel CH1 is the left channel, i.e. intended to broadcast content to a user's left ear.
  • the second channel CH2 is a right channel, i.e. intended to broadcast content to a user's right ear.
  • the portable audio device 10 comprises, preferably for each audio channel CH1, CH2, a portable speaker 15 and at least one portable microphone 20, 25.
  • the nomadic audio device 10 comprises, preferably for each audio channel CH1, CH2, a connection point 30 with an audio source not shown, and a control unit 33.
  • the portable speaker 15 is configured to broadcast content from the audio source.
  • the nomadic speaker 15 is configured to broadcast content determined by the control unit 33, for example in order to achieve active noise reduction functionality.
  • the portable microphone 20, 25 is configured to acquire an audio signal.
  • the nomadic audio device 10 comprises, advantageously for each channel CH1, CH2, an internal nomadic microphone 20 and at least one external nomadic microphone 25.
  • the internal portable microphone 20, also called internal microphone 20, is configured to acquire the audio signal between the portable speaker 15 and the user's ear, in particular the audio signal broadcast by the portable speaker 15. then understands that, when the audio device is worn by a user, the internal portable microphone 20 is placed between the portable speaker 15 and an eardrum of the user. The internal nomadic microphone 20 is then configured to acquire the audio signal heard by the user.
  • the external nomadic microphone 25, also called external microphone 25, is configured to acquire an audio stream surrounding the nomadic audio device 10.
  • the external microphone 25 is arranged on a periphery of the nomadic audio device 10 and oriented towards an exterior of said device 10.
  • connection point 30 is configured to receive, from the audio source, content to be broadcast by the portable speaker 15.
  • the connection point 30 is for example configured to communicate with the audio source by a wired connection or, as represented on the figure 1 , by a wireless connection following a predefined protocol, such as the Bluetooth or WIFI protocol.
  • the control unit 33 is configured to control the signal sent to the portable loudspeaker 15 as a function of the signal received from the connection point 30, the signal acquired by the internal microphone 20 and the signal acquired by the external microphone 25.
  • the control unit 33 is connected to the portable speaker 15, to the internal microphone 20, to the external microphone 25 and to the connection point 30.
  • the control unit 33 is for example an electronic card comprising a plurality of software modules.
  • the control unit 33 comprises an adder 35, a first connection 50 connecting the adder 35 and the nomadic speaker 15, a second connection 55 connecting the internal microphone 20 and the adder 35, a third connection 60 connecting the external microphone 25 and the adder 35 and preferably a fourth connection 65 connecting the connection point 30 and the adder 35.
  • the control unit 33 comprises for example a conversion and amplification block 70 on the first connection 50.
  • the block 70 is for example formed of a specific DAC converter ( Digital-to-Analog Converter ). to convert a digital signal coming from the adder 35 into an analog excitation signal from the portable loudspeaker 15, and from an amplifier of the analog signal.
  • DAC converter Digital-to-Analog Converter
  • the control unit 33 further preferably comprises a first predetermined filter HFB on the second connection 55.
  • the first predetermined filter HFB is configured to filter the signal acquired from the internal nomadic microphone 20 before sending it to the adder 35.
  • the control unit 33 further preferably comprises a second predetermined filter HFF on the third connection 60.
  • the second predetermined filter HFF is configured to filter the signal acquired from the external nomadic microphone 25 before transmitting it to the adder 35.
  • the first HFB and second HFF predetermined filters are for example designed according to a nominal frequency response of the internal 20 and external 25 microphones, as provided by a manufacturer of said microphones and measured on reference prototypes.
  • the control unit 33 further comprises an HEQ equalizer on the fourth connection 65.
  • the HEQ equalizer is configured to perform equalization of the signal coming from the connection point 30 before transmitting it to the adder 35.
  • the nomadic audio device 10 is coupled with a calibration system 75 to calibrate said audio device 10.
  • a calibration system 75 to calibrate said audio device 10.
  • only one channel CH1, CH2 of the nomadic audio device 10 is represented.
  • the calibration system 75 comprises a calibration microphone 80, a calibration speaker 85 and an electronic calibration device 90 capable of being connected to the calibration microphone 80 and to the calibration speaker 85.
  • the calibration microphone 80 and the calibration speaker 85 are placed in an acoustically hermetic box 95.
  • the calibration microphone 85 is positioned contiguous to the internal nomadic microphone 20, for example within an artificial ear not shown.
  • the calibration speaker 85 is positioned outside the portable audio device 10.
  • the calibration microphone 80 and the calibration speaker 85 are connected to the electronic calibration device 90 as visible on the figure 2 in solid line.
  • the portable speaker 15, the internal microphone 20, and the external microphone 25 are connected to the electronic calibration device 90, as shown in the figure 2 in mixed line.
  • the electronic calibration device 90 is located outside the box 95.
  • the electronic calibration device 90 is for example a computer comprising a memory 96 and a processor 97 capable of executing software instructions stored in the memory 96.
  • the memory 96 stores a computer program comprising software instructions which, when executed by the processor 97, implement a method of calibrating the portable audio device 10 as described below.
  • the method of calibrating the portable audio device 10 comprises a transmission phase during which an audio signal is sent to one of the portable speakers 15 and the calibration speaker 85.
  • the transmission phase preferably firstly comprises a first PE_nomade transmission step during which the calibration device 90 sends to the nomadic loudspeaker 15, an audio signal, called the first audio signal.
  • the nomadic loudspeaker 15 emits the first audio signal towards the internal nomadic microphone 20 and the calibration microphone 80.
  • the first audio signal is for example a continuous sinusoidal sweep (from the English, sweep ) .
  • the calibration method comprises a phase of calibrating at least one of the nomadic speaker 15, the internal nomadic microphone 20 and the external nomadic microphone 25.
  • the calibration phase preferably includes a PC_SPK step for calibrating the portable loudspeaker 15.
  • the PC_SPK calibration step comprises a first reception sub-step 112, during which the electronic calibration device 90 receives, from the calibration microphone 80, the signal resulting from the acquisition by said microphone of the first audio signal emitted by the portable speaker 15.
  • the calibration step PC_SPK further comprises a first determination sub-step 114, during which the calibration device 90 determines a first calibration filter H_calib_SPK from the signal received from the calibration microphone 80.
  • the first calibration filter H_calib_SPK is a digital filter including a gain whose value changes frequently. By “a gain whose value changes frequency” is meant the fact that the gain takes distinct values depending on the frequency of the signal which is supplied to the associated filter.
  • the first calibration filter H_calib_SPK is specific to the portable speaker 15.
  • the first determination sub-step 114 advantageously comprises the calculation of a frequency error Err(f) between the signal received during the first reception sub-step 112 and a first predetermined reference signal.
  • the first reference signal corresponds to the signal that the calibration microphone 80 should have acquired if the frequency response of the portable loudspeaker 15 was exactly the nominal frequency response of a reference product.
  • the calibration device 90 calculates a Fourrier transform of the signal received from the calibration microphone 80.
  • the signal resulting from the Fourrier transform includes an amplitude and a phase evolving respectively frequency.
  • the calibration device 90 advantageously performs a detection of extremum(s) f ext i in the frequency error Err(f).
  • the calibration device 90 calculates for example a derivative of the frequency error Err(f) as a function of the frequency and determines each frequency f ext i for which said derivative vanishes.
  • the calibration device 90 calculates preferentially, for each determined extremum f ext i , a frequency band B i around said extremum f ext i .
  • Two successive frequency bands B i-1 , B i are contiguous.
  • each frequency band B i includes a lower limit f 1 i and an upper bound f 2 i .
  • the lower bound f 1 i of the frequency band B i is the upper limit f 2 i of the previous frequency band B i-1 .
  • the lower bound f 1 1 of the first frequency band B 1 is the minimum frequency for which the frequency error Err(f) is defined.
  • each frequency band B i contains an extremum f ext i of the frequency error Err(f).
  • the calibration device 90 determines for example, for each extremum f ext i , a configurable unit filter H i as a function of the frequency error Err(f) in the frequency band B i associated with said extremum f ext i .
  • Each configurable unit filter H i is for example a peak or trough filter (peak-notch) known in itself.
  • This H i filter is characterized by three parameters: a central frequency f vs i , a gain A i and a quality factor Q i .
  • the central frequency f vs i corresponds to the frequency for which the configurable unit filter H i has the highest gain.
  • the gain A i corresponds to the maximum gain of the configurable unit filter, for example its gain at the central frequency f vs i for a peak-notch filter.
  • the quality factor Q i quantifies the size of the bandwidth of the configurable unit filter.
  • the previous equation corresponds to the frequency error if the received signal was filtered by the configurable unit filter H i .
  • the optimization algorithm is for example a gradient descent algorithm.
  • the calibration device 90 obtains optimized parameters f vs , opt i , HAS opt i And Q opt i of the configurable unitary filter H i .
  • the calibration device 90 determines a respective configurable unit filter H i for each extremum f ext i , and therefore for each associated frequency band B i .
  • the calibration device 90 generates the first calibration filter H_calib_SPK, for example from each parameterizable unit filter H i determined previously, for example by putting each of the parameterizable unit filters H i in series.
  • the calibration phase optionally also includes a PC_FB calibration step of the internal nomadic microphone 20.
  • the internal portable microphone 20 acquires the first audio signal emitted.
  • the PC_FB step of calibrating the internal nomadic microphone 20 comprises a second reception sub-step 122 during which the calibration device 90 receives the first audio signal acquired by the internal microphone 20.
  • the step PC_FB of calibrating the internal microphone 20 comprises a sub-step 123 of applying the first calibration filter H_calib_SPK to the signal received from the internal microphone 20, to form a filtered signal.
  • the PC_calib_FB step includes a second determination substep 124, during which the calibration device 90 determines a second calibration filter H_calib_FB from the filtered signal.
  • the second calibration filter H_calib_FB is also a digital filter comprising a gain whose value changes frequently.
  • the second calibration filter H calib_FB is specific to the internal nomadic microphone 20.
  • the second determination sub-step 124 is analogous to the first determination sub-step 114 with the difference that the determination is carried out from the signal received by the internal nomadic microphone 20 filtered by the H_calib_SPK function and not from the signal received from the 80 calibration microphone.
  • the second calibration filter H_calib_FB is determined.
  • the transmission phase includes a PE_calib step of sending a second audio stream to be broadcast by the calibration loudspeaker 85.
  • the second audio signal is emitted by the loudspeaker calibration speaker 85.
  • the second audio signal emitted is acquired by the external nomadic microphone 25.
  • the second audio signal is for example a continuous sinusoidal sweep .
  • the calibration phase includes for example a step PC_FF for calibrating the external nomadic microphone 25.
  • the PC_FF step of calibrating the external nomadic microphone 25 comprises a third reception sub-step 132 during which the calibration device 90 receives the signal acquired by the external nomadic microphone 25 following the transmission of the second audio signal from above -85 calibration speaker.
  • the step PC_FF of calibrating the external nomadic microphone 25 further comprises a third determination sub-step 134 during which a third calibration filter H_calib_FF is determined from the signal received from the external nomadic microphone 25.
  • the third calibration filter H_calib_FF is also a digital filter including a gain whose value changes frequently.
  • the third calibration filter H_calib_FF is specific to the external nomadic microphone 25.
  • the third determination sub-step 134 is for example analogous to the first determination sub-step 114 and to the second the determination sub-step 124, with the exception that the third calibration filter H_calib_FF is determined from the signal received from the external nomadic microphone 25 rather than the signal received from the calibration microphone 80 or from the internal nomadic microphone 20.
  • the third calibration filter H_calib_FF is determined.
  • the calibration method further comprises a PI implementation phase preferably comprising a first implementation step 142 during which the first calibration filter H_calib_SPK is implemented in the nomadic audio device 10, more precisely on the first connection 50 of the control unit 33.
  • the first calibration filter H_calib_SPK is implemented between the adder 35 and the block 70.
  • the PI implementation phase further preferably comprises a second implementation step 144 during which the second calibration filter H_calib_FB is implemented in the portable audio device 10, and more particularly on the second connection 55 of the control unit 33
  • the second calibration filter H calib_FB is implemented between the internal nomadic microphone 20 and the first predetermined filter HFB.
  • the implementation phase PI further preferably comprises a third implementation step during which the third calibration filter H_calib_FF is implemented in the portable audio device 10, and preferably on the third connection 60 of the control unit 33.
  • the third calibration filter H calib_FF is implemented between the external nomadic microphone 25 and the second predetermined filter HFF.
  • the portable speaker 15, the internal portable microphone 20, and an external portable microphone 25 are calibrated.
  • values of the or each calibration filter H_calib_SPK, H_calib_FB, H_calib_FF are stored in the control unit 33, and preferably in the memory 96 of the control unit
  • the calibration process described above is iterated for each audio channel CH1, CH2.
  • the PE_calib sending step of the second audio signal and the PC_FF calibration step of the external nomadic microphone 25 are implemented prior to the PE_nomade step of sending the first audio signal.
  • the audio device 10 preferably each audio channel CH1, CH2, comprises a plurality of microphones external nomads 25 i .
  • the control unit 33 comprises a plurality of third connections 60 i connecting respectively an internal nomadic microphone 25 i and the summator 35.
  • the control unit 33 comprises, on each of these connections 60 i , a second respective predetermined filter HFF i .
  • each external nomadic microphone 25 i acquires the second audio signal resulting from said transmission.
  • the calibration phase then comprises, for each external nomadic microphone 25, a step PC_FF i of calibrating said external nomadic microphone 25 during which a third filter H_calib_FF i respective of the external nomadic microphone 25 i is determined.
  • the implementation phase comprises, for each external nomadic microphone 25 i , a third respective implementation step 146 i , during which the respective third calibration filter H_calibr_FF i is implemented on the connection 60 i associated with said external portable microphone 25 i .
  • each configurable unit filter H i is a stepped low-pass filter (from the English Lowshelf) or a stepped high-pass filter (from the English Highshelf).
  • the parameters of the configurable unit filter H i are the same as when it is of the Peak-notch type.
  • a Lowshelf or Highshelf filter defines a respectively decreasing or increasing slope.
  • Each configurable unit filter H i of the form Lowshelf or Highshelf is parameterized by a central frequency f vs i , a gain A i and a quality factor Q i .
  • the central frequency f vs i corresponds to the frequency at the middle of the slope of the Lowshelf or Highshelf filter.
  • the gain A i corresponds to the maximum gain of the configurable unit filter.
  • the quality factor Q i quantifies the steepness of the slope of the Lowshelf or Highshelf type filter.
  • a pre-cutting in frequency is carried out in a predefined manner forming a plurality of frequency portions.
  • the width of a frequency portion being greater than the width of a frequency band B i .
  • a maximum number of configurable unit filters H i per frequency portion is predefined.
  • the phase transmission only includes one transmission step PE_nomad, PE_calib.
  • the calibration phase only includes a PC_SPK, PC_FB, PC_FF calibration step.
  • a single calibration filter H_calib_SPK, H_calib_FB, H_calib_FF is determined and implemented in the portable audio device 10.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to avoid problems linked to the variance of the frequency responses of the components of the audio device compared to a nominal frequency response. Indeed, after application of the method, the behavior of each calibrated component is close to the nominal frequency response provided by the manufacturer for the model of said component.
  • the determination of calibration filter(s) specific to each of the nomadic speaker 15, the internal nomadic microphone 20 and the external nomadic microphone 25 actually in the nomadic audio device 10 allows customization of the correction provided and therefore improves all the more the user experience.
  • the method according to the invention being capable of being implemented by a computer program product, it does not require any human intervention. This process is therefore quick and efficient.
  • the PC_FB step of calibrating the internal microphone 20 overcomes the error presented by the nomadic loudspeaker 15 before its calibration.
  • the application step 123 has the same effect as if the signal acquired by the internal microphone 20 had been emitted by the calibrated nomadic loudspeaker 15. This step accelerates the calibration process since it allows only one transmission to be carried out by the portable speaker 15 to calibrate both said portable speaker 15 and the internal microphone 20.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de calibrage d'un dispositif audio nomade 10 comprenant au moins un microphone nomade 20, 25 et un haut-parleur nomade 15, le dispositif audio nomade 10 étant disposé dans un caisson 95 comprenant un système de calibrage 75.Le système de calibrage comporte un microphone de calibrage 80, un haut-parleur de calibrage 85, et un dispositif électronique de calibrage 90.Le procédé comprend :- une phase d'émission d'un signal audio au haut-parleur nomade ou au haut-parleur de calibrage pour son émission,- une phase de calibrage comportant :- une réception d'un signal résultant de l'acquisition du signal audio émis par le microphone nomade ou le microphone de calibrage,- une détermination d'un filtre de calibrage H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF, à partir du signal reçu,- une phase d'implémentation, dans le dispositif audio nomade, du filtre de calibrage déterminé.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de calibrage d'un dispositif audio nomade.
  • L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur et un système de calibrage d'un système audio nomade.
  • L'invention concerne le domaine de la fabrication de dispositifs audio nomades.
  • On entend par « dispositif audio nomade » un dispositif configuré pour restituer, à un utilisateur du dispositif, un contenu audio provenant d'une source audio, le dispositif étant transportable avec la source audio. La source audio est par exemple un baladeur MP3 ou un téléphone intelligent (de l'anglais, smartphone). Le dispositif audio nomade est un dispositif intra-auriculaire, également appelé paire d'écouteurs. En variante, le dispositif audio nomade est par exemple un dispositif extra-auriculaire, également appelé casque audio.
  • De manière connue en soi, un dispositif audio nomade comprend au moins un haut-parleur nomade et préférentiellement pour chaque haut-parleur nomade, un microphone nomade interne et au moins un microphone nomade externe.
  • Le haut-parleur nomade est configuré pour restituer un contenu sonore provenant de la source.
  • De manière connue en soi, le microphone nomade interne est orienté vers le haut-parleur nomade, et destiné à être positionné entre ledit haut-parleur nomade et une oreille de l'utilisateur. Le microphone nomade est configuré pour acquérir le signal audio diffusé par le haut-parleur nomade.
  • Le microphone nomade externe est disposé sur une périphérie du dispositif audio nomade et orienté vers un extérieur du dispositif. Le microphone nomade externe est configuré pour acquérir le flux audio environnant le dispositif audio nomade, tel que les paroles de l'utilisateur.
  • De manière connue en soi, le haut-parleur nomade, le microphone nomade externe et le haut-parleur nomade permettent conjointement avec la source, de réaliser une fonctionnalité de téléphonie par kit main libre. Dans une telle fonctionnalité, les paroles de l'utilisateur sont acquises par le microphone nomade externe et les paroles d'un tiers avec lequel l'utilisateur échange sont restituées par le haut-parleur nomade.
  • En outre, de manière connue en soi, le haut-parleur nomade, le microphone nomade interne et le microphone nomade externe permettent de mettre en oeuvre une fonctionnalité réduction active d'un bruit environnant le dispositif audio nomade.
  • Selon cette fonctionnalité, le bruit environnant est acquis par le microphone nomade extérieur. Ce bruit est traité par un filtre et un signal est émis au haut-parleur nomade pour s'annuler avec le bruit environnant ayant traversé le dispositif audio. En outre, le microphone nomade interne permet de contrôler, par un filtre respectif, qu'un bruit résiduel au niveau d'un tympan de l'utilisateur est minime. Une rétroaction est effectuée sur le haut-parleur nomade en fonction du signal acquis par le microphone nomade interne.
  • Il est donc clair que les microphones interne et externe et le haut-parleur sont connectées. Des fonctions de transfert entre ces éléments peuvent donc être calculées.
  • De manière connue en soi, chacun du haut-parleur nomade et des microphones nomades présente une réponse fréquentielle qui lui est propre.
  • Les haut-parleurs et microphones sont généralement des composants produits en série. Il est donc connu de déterminer, pour chaque modèle, une réponse fréquentielle nominale respective et une dispersion maximum entre la réponse fréquentielle d'un composant spécifique et la réponse nominale associée au modèle du composant.
  • De manière classique, la dispersion maximale est par exemple égale à plus ou moins 3dB.
  • Dans un contexte industriel, il est souvent nécessaire de concevoir chaque filtre du dispositif audio nomade en fonction de la réponse fréquentielle nominale de chaque composant sans tenir compte de la dispersion entre le comportement des composants effectivement dans le casque audio et leur comportement nominal. En outre, la conception de chaque filtre ne prend généralement pas compte des défauts lors de l'assemblage des composants pour former le dispositif audio nomade.
  • Cependant, lorsque la réponse fréquentielle d'un composant dans le dispositif audio varie significativement de la réponse fréquentielle nominale ou lorsque le dispositif présente un défaut d'assemblage, les filtres ne sont plus forcément adaptés au dispositif obtenu.
  • L'expérience utilisateur est alors au moins dégradée. Dans les pires scenarii, ces défauts sont susceptibles de conduire à une instabilité des fonctions de transfert en boucle fermée et donc à la génération de larsen, ce qui est particulièrement désagréable pour l'utilisateur.
  • La présente invention propose un procédé de calibrage d'un dispositif audio nomade, un produit programme d'ordinateur et un système de calibrage associé permettant d'éviter de tels problèmes.
  • À cet effet, l'invention a pour objet un procédé de calibrage d'un dispositif audio nomade, tel qu'un casque ou une paire d'écouteurs, comprenant au moins un microphone nomade et un haut-parleur nomade, le dispositif audio nomade étant disposé dans un caisson comprenant un système de calibrage,
    le système de calibrage comportant un microphone de calibrage, un haut-parleur de calibrage, et un dispositif électronique de calibrage propre à être connecté au microphone de calibrage et au haut-parleur de calibrage, le procédé étant mis en oeuvre par le dispositif électronique de calibrage et comprenant :
    • au moins une phase d'émission lors de laquelle un signal audio est envoyé à l'un parmi le haut-parleur nomade et le haut-parleur de calibrage, le signal audio étant émis par ledit haut-parleur,
    • une phase de calibrage lors de laquelle au moins un parmi l'au moins un microphone nomade et le haut-parleur nomade est calibré, la phase de calibrage comportant :
      • une réception, depuis l'un parmi l'au moins un microphone nomade et le microphone de calibrage, d'un signal résultant de l'acquisition par ledit microphone du signal audio émis,
      • une détermination d'un filtre de calibrage, à partir du signal reçu lors de la réception, le filtre de calibrage étant un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur varie fréquentiellement,
        le filtre de calibrage étant :
        • soit propre à l'au moins un microphone nomade et configuré pour filtrer tout signal acquis par ledit microphone nomade,
        • soit propre au haut-parleur nomade et configuré pour filtrer tout signal destiné à être émis par ledit haut-parleur nomade,
    • une phase d'implémentation, dans le dispositif audio nomade, du filtre de calibrage déterminé lors de la phase de calibrage.
  • Avec la détermination d'un filtre de calibrage et son implémentation dans le dispositif audio nomade, les performances dudit dispositif sont améliorées en fonction des performances du haut-parleur nomade et du microphone nomade effectivement présents dans le dispositif audio nomade et pas uniquement à partir des performances nominales du modèle de ces composants.
  • Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le procédé de calibrage selon l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
    • la phase d'émission comprend une étape d'émission par le haut-parleur nomade lors de laquelle un signal audio est envoyé au haut-parleur nomade pour son émission par ledit haut-parleur nomade,
      • la phase de calibrage comprenant une étape de calibrage du haut-parleur nomade,
      • lors de la réception de ladite étape de calibrage, le signal audio est reçu depuis le microphone de calibrage,
      • lors de la détermination de ladite étape de calibrage, le filtre de calibrage déterminé est propre au haut-parleur nomade, et dit filtre de calibrage du haut-parleur,
    • le dispositif audio nomade comprend deux microphones nomades, les deux microphones nomades comportant un microphone nomade interne orienté vers le haut-parleur nomade, et un microphone nomade externe orienté vers un extérieur du dispositif audio nomade,
    • la phase de calibrage comprend en outre une étape de calibrage du microphone nomade interne,
      • lors de la réception de l'étape de calibrage du microphone nomade interne, le signal audio est reçu depuis le microphone nomade interne,
      • lors de la détermination de l'étape de calibrage du microphone nomade interne, le filtre de calibrage déterminé est propre au microphone nomade interne, et dit filtre de calibrage du microphone interne,
    • l'étape de calibrage du microphone nomade interne comprend en outre :
      • une application du filtre de calibrage du haut-parleur au signal reçu lors de la réception de l'étape de calibrage du microphone nomade interne, pour former un signal filtré,
        lors de l'étape de détermination de la phase de calibrage du microphone nomade interne, le filtre de calibrage du microphone interne est déterminé en fonction du signal filtré,
    • la phase d'émission comprend une étape d'émission par le haut-parleur de calibrage, lors de laquelle un signal audio est envoyé au haut-parleur de calibrage pour son émission par ledit haut-parleur de calibrage,
      • la phase de calibrage comprenant une étape de calibrage du microphone nomade externe,
      • lors de la réception de l'étape de calibrage du microphone nomade externe, le signal audio est reçu depuis le microphone nomade externe,
      • lors de la détermination de l'étape de calibrage du microphone nomade externe, le filtre de calibrage déterminé est propre au microphone nomade externe, et dit filtre de calibrage du microphone externe,
    • le dispositif audio nomade comprend en outre une unité de commande comportant un sommateur, une première connexion reliant le sommateur au haut-parleur nomade, une deuxième connexion reliant le microphone nomade interne au sommateur, et une troisième connexion reliant le microphone nomade externe au sommateur,
      • le dispositif audio nomade comprenant en outre, un premier filtre prédéterminé sur la deuxième connexion, un deuxième filtre prédéterminé sur la troisième connexion,
      • lors de la phase d'implémentation, le ou au moins l'un des filtres de calibrage étant implémenté sur l'une des première, deuxième et troisième connexions,
    • la ou chaque sous-étape de détermination comprend :
      • un calcul d'une erreur fréquentielle entre le signal reçu correspondant et un signal de référence prédéterminé,
      • une détection d'extremum(s) de l'erreur fréquentielle,
      • pour au moins un extremum détecté :
        • un calcul d'une bande de fréquence autour de l'extremum,
        • une détermination d'un filtre unitaire paramétrable en fonction de l'erreur fréquentielle dans la bande de fréquence,
      • une génération du filtre de calibrage à partir du ou de chaque filtre unitaire paramétrable,
      • chaque filtre unitaire paramétrable comportant de préférence les paramètres réglables suivants : une fréquence centrale, un gain maximal, et un facteur qualité,
      • de préférence, chaque filtre unitaire paramétrable comportant en outre un type de filtre choisis dans un groupe consistant en : un filtre pic ou creux, un filtre passe-bas étagé, et un filtre passe-haut étagé,
    • pour chaque extremum détecté, lors du calcul de la bande de fréquence, chaque bande de fréquence est délimitée par une borne inférieure et une borne supérieure,
      • la borne inférieure de la bande de fréquence étant la borne supérieure de la bande de fréquence précédente,
      • la borne supérieure de la bande de fréquence étant calculée selon l'équation suivante : f 2 i = 10 αlog f ext i + 1 − α log f ext i + 1
        Figure imgb0001
      où
    • f ext i
      Figure imgb0002
       est la fréquence de l'extremum détecté dans ladite bande de fréquence Bi,
    • f ext i + 1
      Figure imgb0003
       est la fréquence de l'extremum détecté dans ladite bande de fréquence suivante, α = Err f ext i Err f ext i + Err f ext i + 1 ,
      Figure imgb0004
    • Err f ext i
      Figure imgb0005
       est la norme de l'erreur évaluée à la fréquence de l'extremum détecté dans ladite bande de fréquence, et
    • Err f ext i + 1
      Figure imgb0006
       est la norme de l'erreur évaluée à la fréquence de l'extremum détecté dans la bande de fréquence suivante ; et
    • le dispositif audio nomade comprend au moins deux chaînes audio, chaque chaîne audio comportant au moins un microphone nomade respectif et un haut-parleur nomade respectif,
    les étapes du procédé de calibrage étant itérées pour chaque chaîne audio.
  • La présente invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions logicielles, qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en oeuvre le procédé de calibrage tel que décrit ci-dessus.
  • La présente invention a également pour objet un système de calibrage d'un dispositif audio nomade, tel qu'un casque ou une paire d'écouteur, le dispositif audio nomade comprenant au moins un microphone nomade, un haut-parleur nomade, le dispositif audio nomade étant propre à être placé dans le système de calibrage,
    le système de calibrage comprenant un microphone de calibrage, un haut-parleur de calibrage, et un dispositif électronique de calibrage propre à exécuter des instructions logicielles d'un produit programme d'ordinateur décrit plus haut.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • [Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif audio nomade avant l'application d'un procédé de calibrage selon l'invention ;
    • [Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique du dispositif audio nomade de la figure 1 lors de la mise en oeuvre du procédé de calibrage selon l'invention ; et
    • [Fig. 3] La figure 3 est un organigramme du procédé de calibrage selon l'invention.
  • Sur la figure 1, un dispositif audio nomade 10 est représenté.
  • Dans l'exemple de la figure 1, le dispositif audio nomade 10 est une paire d'écouteurs. En variante non représentée, le dispositif audio nomade est un casque audio.
  • Le dispositif audio nomade 10 comprend optionnellement une première chaîne audio CH1 et une deuxième chaîne CH2.
  • Par exemple, la première chaîne audio CH1 est la chaîne gauche, i.e. destinée à diffuser du contenu à une oreille gauche d'un utilisateur. Dans cet exemple, la deuxième chaîne CH2 est une chaîne droite, i.e. destinée à diffuser du contenu à une oreille droite d'un utilisateur.
  • Il est clair qu'une configuration inversée est également possible.
  • Le dispositif audio nomade 10 comprend, préférentiellement pour chaque chaîne audio CH1, CH2, un haut-parleur nomade 15 et au moins un microphone nomade 20, 25.
  • En outre, le dispositif audio nomade 10 comprend, préférentiellement pour chaque chaîne audio CH1, CH2, un point de connexion 30 avec une source audio non représentée, et une unité de commande 33.
  • Le haut-parleur nomade 15 est configuré pour diffuser un contenu provenant de la source audio. Optionnellement, le haut-parleur nomade 15 est configuré pour diffuser un contenu déterminé par l'unité de commande 33, par exemple afin de réaliser une fonctionnalité de réduction de bruit active.
  • Le microphone nomade 20, 25 est configuré pour acquérir un signal audio. Préférentiellement, le dispositif audio nomade 10 comprend, avantageusement pour chaque chaîne CH1, CH2, un microphone nomade interne 20 et au moins un microphone nomade externe 25.
  • Le microphone nomade interne 20, aussi appelé microphone interne 20, est configuré pour acquérir le signal audio entre le haut-parleur nomade 15 et l'oreille de l'utilisateur, en particulier le signal audio diffusé par le haut-parleur nomade 15. On comprend alors que, lorsque le dispositif audio est porté par un utilisateur, le microphone nomade interne 20 est disposé entre le haut-parleur nomade 15 et un tympan de l'utilisateur. Le microphone nomade interne 20 est alors configuré pour acquérir le signal audio entendu par l'utilisateur.
  • Le microphone nomade externe 25, aussi appelé microphone externe 25, est configuré pour acquérir un flux audio environnant le dispositif audio nomade 10. À cet effet, le microphone externe 25 est disposé sur une périphérie du dispositif audio nomade 10 et orienté vers un extérieur dudit dispositif 10.
  • Le point de connexion 30 est configuré pour recevoir, depuis la source audio, un contenu à diffuser par le haut-parleur nomade 15. Le point de connexion 30 est par exemple configuré pour communiquer avec la source audio par une connexion filaire ou, comme représenté sur la figure 1, par une connexion sans fil suivant un protocole prédéfini, tel que le protocole Bluetooth ou WIFI.
  • L'unité de commande 33 est configurée pour commander le signal envoyé au haut-parleur nomade 15 en fonction du signal reçu depuis le point de connexion 30, du signal acquis par le microphone interne 20 et du signal acquis par le microphone externe 25.
  • L'unité de commande 33 est connectée au haut-parleur nomade 15, au microphone interne 20, au microphone externe 25 et au point de connexion 30. L'unité de commande 33 est par exemple une carte électronique comportant une pluralité de modules logiciels.
  • L'unité de commande 33 comprend un sommateur 35, une première connexion 50 reliant le sommateur 35 et le haut-parleur nomade 15, une deuxième connexion 55 reliant le microphone interne 20 et le sommateur 35, une troisième connexion 60 reliant le microphone externe 25 et le sommateur 35 et préférentiellement une quatrième connexion 65 reliant le point de connexion 30 et le sommateur 35.
  • L'unité de commande 33 comprend par exemple un bloc 70 de conversion et d'amplification sur la première connexion 50. Le bloc 70 est par exemple formé d'un convertisseur DAC (de l'anglais, Digital-to-Analog Converter) propre à convertir un signal numérique, issu du sommateur 35 en un signal analogique d'excitation du haut-parleur nomade 15, et d'un amplificateur du signal analogique.
  • L'unité de commande 33 comprend en outre de préférence un premier filtre prédéterminé HFB sur la deuxième connexion 55. Le premier filtre prédéterminé HFB est configuré pour filtrer le signal acquis depuis le microphone nomade interne 20 avant de l'envoyer au sommateur 35.
  • L'unité de commande 33 comprend en outre de préférence un deuxième filtre prédéterminé HFF sur la troisième connexion 60. Le deuxième filtre prédéterminé HFF est configuré pour filtrer le signal acquis depuis le microphone nomade externe 25 avant de le transmettre au sommateur 35.
  • Les premiers HFB et deuxièmes HFF filtres prédéterminés sont par exemple conçus en fonction d'une réponse fréquentielle nominale des microphones interne 20 et externe 25, telle que fournie par un fabricant desdits microphones et mesurée sur des prototypes de référence.
  • L'unité de commande 33 comprend en outre un égaliseur HEQ sur la quatrième connexion 65. L'égaliseur HEQ est configuré pour effectuer une égalisation du signal provenant du point de connexion 30 avant de le transmettre au sommateur 35.
  • Sur la figure 2, le dispositif audio nomade 10 est couplé avec un système de calibrage 75 pour calibrer ledit dispositif audio 10. Sur la figure 2, seulement une chaîne CH1, CH2 du dispositif audio nomade 10 est représentée.
  • Le système de calibrage 75 comprend un microphone de calibrage 80, un haut-parleur de calibrage 85 et un dispositif électronique de calibrage 90 propre à être connecté au microphone de calibrage 80 et au haut-parleur de calibrage 85.
  • Pour effectuer le calibrage du dispositif audio nomade 10, ledit dispositif 10, le microphone de calibrage 80 et le haut-parleur de calibrage 85 sont placés dans un caisson 95 acoustiquement hermétique. Le microphone de calibrage 85 est positionné de manière contiguë au microphone nomade interne 20, par exemple au sein d'une oreille artificielle non-représentée. Et le haut-parleur de calibrage 85 est positionné à l'extérieur du dispositif audio nomade 10.
  • Le microphone de calibrage 80 et le haut-parleur de calibrage 85 sont connectés au dispositif électronique de calibrage 90 comme visible sur la figure 2 en trait plein.
  • Le haut-parleur nomade 15, le microphone interne 20, et le microphone externe 25 sont connectés au dispositif électronique de calibrage 90, comme représenté sur la figure 2 en trait mixte.
  • Le dispositif électronique de calibrage 90 est localisé à l'extérieur du caisson 95. Le dispositif électronique de calibrage 90 est par exemple un ordinateur comportant une mémoire 96 et un processeur 97 propre à exécuter des instructions logicielles stockées dans la mémoire 96.
  • La mémoire 96 stocke un programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par le processeur 97, mettent en oeuvre un procédé de calibrage du dispositif audio nomade 10 tel que décrit ci-dessous.
  • En référence à la figure 3, le procédé de calibrage du dispositif audio nomade 10 comprend une phase d'émission lors de laquelle un signal audio est envoyé à l'un parmi les haut-parleurs nomades 15 et le haut-parleur de calibrage 85.
  • La phase d'émission comprend préférentiellement tout d'abord une première étape d'émission PE_nomade lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 envoie au haut-parleur nomade 15, un signal audio, dit premier signal audio. Suite à cette première étape d'émission PE, le haut-parleur nomade 15 émet le premier signal audio en direction du microphone nomade interne 20 et du microphone de calibrage 80. Le premier signal audio est par exemple un balayage continu sinusoïdal (de l'anglais, sweep). Lors de l'émission du premier signal audio par le haut-parleur nomade 15, le microphone de calibrage 80 et le microphone nomade interne 20 acquièrent le signal émis.
  • Puis, le procédé de calibrage comprend une phase de calibrage d'au moins un parmi le haut-parleur nomade 15, le microphone nomade interne 20 et le microphone nomade externe 25.
  • La phase de calibrage comprend préférentiellement une étape PC_SPK de calibrage du haut-parleur nomade 15.
  • L'étape de calibrage PC_SPK comprend une première sous-étape de réception 112, lors de laquelle le dispositif électronique de calibrage 90 reçoit, depuis le microphone de calibrage 80, le signal résultant de l'acquisition par ledit microphone du premier signal audio émis par le haut-parleur nomade 15.
  • L'étape de calibrage PC_SPK comprend en outre une première sous-étape de détermination 114, lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 détermine un premier filtre de calibrage H_calib_SPK à partir du signal reçu depuis le microphone de calibrage 80. Le premier filtre de calibrage H_calib_SPK est un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur évolue fréquentiellement. On entend par « un gain dont une valeur évolue fréquentiellement » le fait que le gain prend des valeurs distinctes en fonction de la fréquence du signal qui est fourni au filtre associé. Le premier filtre de calibrage H_calib_SPK est propre au haut-parleur nomade 15.
  • Pour cela, la première sous-étape de détermination 114 comprend avantageusement le calcul d'une erreur fréquentielle Err(f) entre le signal reçu lors de la première sous-étape de réception 112 et un premier signal de référence prédéterminé.
  • Le premier signal de référence correspond au signal qu'aurait dû acquérir le microphone de calibrage 80 si la réponse fréquentielle du haut-parleur nomade 15 était exactement la réponse fréquentielle nominale d'un produit de référence.
  • Pour calculer cette erreur Err(f), dans l'exemple qui suit, le dispositif de calibrage 90 calcule une transformée de Fourrier du signal reçu depuis le microphone de calibrage 80. De manière connue en soi, le signal issu de la transformée de Fourrier comprend une amplitude et une phase évoluant respectivement fréquentiellement.
  • Toujours lors du calcul de l'erreur fréquentielle Err(f), le dispositif de calibrage 90 soustrait par exemple l'amplitude de la transformée de Fourrier à l'amplitude du premier signal de référence prédéterminé, par exemple selon l'équation suivante : Err f = dB Target f − dB Init f
    Figure imgb0007
    • où Target(f) est le premier signal de référence prédéterminé,
    • Init(f) est la transformée de Fourrier du signal reçu, et
    • dB(.) est l'opération convertissant l'amplitude en décibels.
  • Puis, toujours lors de la sous-étape de détermination 114, le dispositif de calibrage 90 effectue avantageusement une détection d'extremum(s) f ext i
    Figure imgb0008
     dans l'erreur fréquentielle Err(f).
  • À cet effet, le dispositif de calibrage 90 calcule par exemple une dérivée de l'erreur fréquentielle Err(f) en fonction de la fréquence et détermine chaque fréquence f ext i
    Figure imgb0009
     pour laquelle ladite dérivée s'annule.
  • Toujours lors de la sous-étape de détermination 114, le dispositif de calibrage 90 calcule de manière préférentielle, pour chaque extremum déterminé f ext i
    Figure imgb0010
    , une bande de fréquence Bi autour dudit extremum f ext i
    Figure imgb0011
     . Deux bandes de fréquences successives Bi-1, Bi sont contigües. Autrement dit, chaque bande de fréquence Bi comprend une borne inférieure f 1 i
    Figure imgb0012
     et une borne supérieure f 2 i
    Figure imgb0013
    . Aussi, la borne inférieure f 1 i
    Figure imgb0014
     de la bande de fréquence Bi est la borne supérieure f 2 i
    Figure imgb0015
     de la bande de fréquence précédente Bi-1.
  • La borne inférieure f 1 1
    Figure imgb0016
     de la première bande de fréquence B1 est la fréquence minimale pour laquelle l'erreur fréquentielle Err(f) est définie. Puis, la bande supérieure f 2 i
    Figure imgb0017
     de la bande de fréquence Bi est calculée selon l'équation suivante : f 2 i = 10 α f ext i + 1 − α log f ext i + 1
    Figure imgb0018
     où α = Err f ext i Err f ext i + Err f ext i + 1
    Figure imgb0019
  • À l'issue du calcul des bandes de fréquences Bi, tout le domaine de fréquence pour lequel l'erreur fréquentielle Err(f) est définie est découpé en une pluralité de bandes de fréquence Bi. Chaque bande de fréquence Bi contient un extremum f ext i
    Figure imgb0020
     de l'erreur fréquentielle Err(f).
  • Toujours lors de la sous-étape de détermination 114, le dispositif de calibrage 90 détermine par exemple, pour chaque extremum f ext i
    Figure imgb0021
    , un filtre unitaire paramétrable Hi en fonction de l'erreur fréquentielle Err(f) dans la bande de fréquence Bi associée audit extremum f ext i
    Figure imgb0022
     .
  • Chaque filtre unitaire paramétrable Hi est par exemple un filtre pic ou creux (de l'anglais, Peak-notch) connu en soi. Ce filtre Hi est caractérisé par trois paramètres : une fréquence centrale f c i
    Figure imgb0023
    , un gain Ai et un facteur de qualité Qi. De manière connue en soi, la fréquence centrale f c i
    Figure imgb0024
     correspond à la fréquence pour laquelle le filtre unitaire paramétrable Hi a le gain le plus élevé. Le gain Ai correspond au gain maximal du filtre unitaire paramétrable, par exemple son gain à la fréquence centrale f c i
    Figure imgb0025
     pour un filtre Peak-notch. Le facteur de qualité Qi quantifie la taille de la bande passante du filtre unitaire paramétrable.
  • Puis, le dispositif de calibrage 90 initialise avantageusement les paramètres du filtre unitaire paramétrable Hi et calcule par exemple une erreur fréquentielle modifiée, dans la bande Bi selon l'équation suivante : Err f = dB Target f − dB H i f ∗ Init f
    Figure imgb0026
     où / est compris entre f 1 i
    Figure imgb0027
     et f f 2 r
    Figure imgb0028
  • L'équation précédente correspond à l'erreur fréquentielle si le signal reçu était filtré par le filtre unitaire paramétrable Hi.
  • Puis, le dispositif de calibrage 90 applique optionnellement un algorithme d'optimisation au paramètre du filtre unitaire paramétrable afin de minimiser une erreur au sens des moindres carrés définie à partir de l'erreur modifiée et qui s'écrit par exemple sous la forme suivante : 1 N ∑ f = f 1 i f 2 i dB Target f − dB H i f ∗ Init f 2
    Figure imgb0029
     où N est le nombre d'échantillons du signal reçu entre les fréquences f 1 i
    Figure imgb0030
     et f 2 i
    Figure imgb0031
    .
  • L'algorithme d'optimisation est par exemple un algorithme de descente de gradient.
  • Suite à l'application de l'algorithme d'optimisation, le dispositif de calibrage 90 obtient des paramètres optimisés f c , opt i , A opt i
    Figure imgb0032
     et Q opt i
    Figure imgb0033
     du filtre unitaire paramétrable Hi.
  • Avantageusement, le dispositif de calibrage 90 détermine ainsi un filtre unitaire paramétrable Hi respectif pour chaque extremum f ext i
    Figure imgb0034
    , et donc pour chaque bande de fréquence Bi associée.
  • Ensuite, le dispositif de calibrage 90 génère le premier filtre de calibrage H_calib_SPK, par exemple à partir de chaque filtre unitaire paramétrable Hi déterminé précédemment, par exemple en mettant en série chacun des filtres unitaires paramétrables Hi.
  • La phase de calibrage comprend optionnellement en outre une étape de calibrage PC_FB du microphone nomade interne 20.
  • Comme indiqué précédemment, suite à l'émission du premier signal audio par le haut-parleur nomade 15, le microphone nomade interne 20 acquiert le premier signal audio émis.
  • L'étape PC_FB de calibrage du microphone nomade interne 20 comprend une deuxième sous-étape de réception 122 lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 reçoit le premier signal audio acquis par le microphone interne 20.
  • Préférentiellement, l'étape PC_FB de calibrage du microphone interne 20 comprend une sous-étape 123 d'application du premier filtre de calibrage H_calib_SPK au signal reçu depuis le microphone interne 20, pour former un signal filtré.
  • L'étape PC_calib_FB comprend une deuxième sous-étape de détermination 124, lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 détermine un deuxième filtre de calibrage H_calib_FB à partir du signal filtré. Le deuxième filtre de calibrage H_calib_FB est également un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur évolue fréquentiellement. Le deuxième filtre de calibrage H calib_FB est propre au microphone nomade interne 20.
  • La deuxième sous-étape de détermination 124 est analogue à la première sous-étape de détermination 114 à la différence près que la détermination est effectuée à partir du signal reçu par le microphone nomade interne 20 filtré par la fonction H_calib_SPK et non du signal reçu depuis le microphone de calibrage 80.
  • À l'issue de la deuxième sous-étape de détermination 124, le deuxième filtre de calibrage H_calib_FB est déterminé.
  • Puis, la phase d'émission comprend une étape PE_calib d'envoi d'un deuxième flux audio à diffuser par le haut-parleur de calibrage 85. Suite à cette étape d'envoi PE_calib, le deuxième signal audio est émis par le haut-parleur de calibrage 85. Lors de cette émission, le deuxième signal audio émis est acquis par le microphone nomade externe 25.
  • De manière analogue au premier signal audio, le deuxième signal audio est par exemple un balayage continu sinusoïdal (de l'anglais, sweep).
  • Puis, la phase de calibrage comprend par exemple une étape PC_FF de calibrage du microphone nomade externe 25.
  • L'étape PC_FF de calibrage du microphone nomade externe 25 comprend une troisième sous-étape de réception 132 lors de laquelle le dispositif de calibrage 90 reçoit le signal acquis par le microphone nomade externe 25 suite à l'émission du deuxième signal audio par le haut-parleur de calibrage 85.
  • L'étape PC_FF de calibrage du microphone nomade externe 25 comprend en outre une troisième sous-étape de détermination 134 lors de laquelle un troisième filtre de calibrage H_calib_FF est déterminé à partir du signal reçu depuis le microphone nomade externe 25. Le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est également un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur évolue fréquentiellement. Le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est propre au microphone nomade externe 25.
  • La troisième sous-étape de détermination 134 est par exemple analogue à la première sous-étape de détermination 114 et à la deuxième la sous-étape de détermination 124, à l'exception du fait que le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est déterminé à partir du signal reçu depuis le microphone nomade externe 25 plutôt que du signal reçu depuis le microphone de calibrage 80 ou du microphone nomade interne 20.
  • À l'issue de la sous-étape de détermination 134, le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est déterminé.
  • Le procédé de calibrage comprend en outre une phase d'implémentation PI comportant préférentiellement une première étape d'implémentation 142 lors de laquelle le premier filtre de calibrage H_calib_SPK est implémenté dans le dispositif audio nomade 10, plus précisément sur la première connexion 50 de l'unité de commande 33. Par exemple, le premier filtre de calibrage H_calib_SPK est implémenté entre le sommateur 35 et le bloc 70.
  • La phase d'implémentation PI comprend en outre préférentiellement une deuxième étape d'implémentation 144 lors de laquelle le deuxième filtre de calibrage H_calib_FB est implémenté dans le dispositif audio nomade 10, et plus particulièrement sur la deuxième connexion 55 de l'unité de commande 33. Par exemple, le deuxième filtre de calibrage H calib_FB est implémenté entre le microphone nomade interne 20 et le premier filtre prédéterminé HFB.
  • La phase d'implémentation PI comprend en outre préférentiellement une troisième étape d'implémentation lors de laquelle le troisième filtre de calibrage H_calib_FF est implémenté dans le dispositif audio nomade 10, et préférentiellement sur la troisième connexion 60 de l'unité de commande 33. Par exemple, le troisième filtre de calibrage H calib_FF est implémenté entre le microphone nomade externe 25 et le deuxième filtre prédéterminé HFF.
  • À l'issue du procédé de calibrage selon l'invention, le haut-parleur nomade 15, le microphone nomade interne 20, et un microphone nomade externe 25 sont calibrés.
  • A l'issu de la phase d'implémentation Pl, des valeurs du ou de chaque filtre de calibrage H_calib_SPK, H_calib_FB, H_calib_FF sont stockées dans l'unité de commande 33, et de préférence dans la mémoire 96 de l'unité de commande
    Lorsque le dispositif audio nomade 10 comprend plusieurs chaînes audio CH1, CH2, le procédé de calibrage décrit ci-dessus est itéré pour chaque chaîne audio CH1, CH2.
  • Selon une première variante, l'étape d'envoi PE_calib du deuxième signal audio et l'étape de calibrage PC_FF du microphone nomade externe 25 sont mises en oeuvre préalablement à l'étape PE_nomade d'envoi du premier signal audio.
  • Selon une deuxième variante non-représentée, le dispositif audio 10, préférentiellement chaque chaîne audio CH1, CH2, comprend une pluralité de microphones nomades externes 25i. Selon cette deuxième variante, l'unité de commande 33 comprend une pluralité de troisièmes connexions 60i reliant respectivement un microphone nomade interne 25i et le sommateur 35. L'unité de commande 33 comprend, sur chacune de ces connexions 60i, un deuxième filtre prédéterminé respectif HFFi.
  • Selon cette deuxième variante, suite à l'étape PE_calib d'envoi du deuxième signal audio au haut-parleur de calibrage 85, chaque microphone nomade externe 25i acquiert le deuxième signal audio issu de ladite émission. La phase de calibrage comprend alors, pour chaque microphone nomade externe 25 une étape PC_FFi de calibrage dudit microphone nomade externe 25 lors de laquelle un troisième filtre H_calib_FFi respectif du microphone nomade externe 25i est déterminé.
  • Selon la deuxième variante, la phase d'implémentation comprend, pour chaque microphone nomade externe 25i, une troisième étape d'implémentation 146i respective, lors de laquelle le troisième filtre de calibrage H_calibr_FFi respectif est implémenté sur la connexion 60i associée audit microphone nomade externe 25i.
  • Selon une troisième variante par exemple combinable avec l'une des autres variantes, chaque filtre unitaire paramétrable Hi est un filtre passe-bas étagé (de l'anglais Lowshelf) ou une filtre passe-haut étagé (de l'anglais Highshelf). Les paramètres du filtre unitaire paramétrable Hi sont les mêmes que lorsqu'il est du type Peak-notch.
  • De manière connue en soit, un filtre Lowshelf ou Highshelf définit une pente respectivement décroissante ou croissante. Chaque filtre unitaire paramétrable Hi de la forme Lowshelf ou Highshelf est paramétré par une fréquence centrale f c i
    Figure imgb0035
    , un gain Ai et un facteur de qualité Qi. De manière connue en soi, la fréquence centrale f c i
    Figure imgb0036
     correspond à la fréquence au milieu de la pente du filtre Lowshelf ou Highshelf. Le gain Ai correspond au gain maximal du filtre unitaire paramétrable. Le facteur de qualité Qi quantifie la raideur de la pente du filtre de type Lowshelf ou Highshelf.
  • Selon une quatrième variante, lors de chaque sous-étape de détermination 114, 124, 134, un pré-découpage en fréquence est réalisé de manière prédéfinie formant une pluralité de portions fréquentielles. La largeur d'une portion fréquentielle étant supérieure à la largeur d'une bande de fréquence Bi. Un nombre maximal de filtres unitaires paramétrables Hi par portion fréquentielle est prédéfini. Lors de la détermination des bandes Bi de fréquence, des bandes Bi sont déterminées jusqu'à ce que le nombre de bande Bi dans une portion fréquentielle atteigne le nombre maximal de filtres unitaires paramétrables Hi de ladite portion.
  • Selon une cinquième variante, seulement un parmi le haut-parleur nomade 15, le microphone interne 20 et microphone externe 25 est calibré. Dans ce cas, la phase d'émission ne comprend qu'une étape d'émission PE_nomade, PE_calib. Dans ce cas, la phase de calibrage ne comprend qu'une étape de calibrage PC_SPK, PC_FB, PC_FF. Ainsi, un unique filtre de calibrage H_calib_SPK, H_calib_FB, H_calib_FF est déterminé et implémenté dans le dispositif audio nomade 10.
  • Il est clair que le procédé pourrait aussi comprendre un ou deux calibrages parmi les trois calibrages présentés ci-dessus.
  • Le procédé selon l'invention permet donc d'éviter les problèmes liés à la variance des réponses fréquentielles des composants du dispositif audio par rapport à une réponse fréquentielle nominale. En effet, après application du procédé, le comportement de chaque composant calibré est proche de la réponse fréquentielle nominale fournie par le fabricant pour le modèle dudit composant.
  • En outre, la détermination de filtre(s) de calibrage propre à chacun du haut-parleur nomade 15, du microphone nomade interne 20 et du microphone nomade externe 25 effectivement dans le dispositif audio nomade 10 permet une personnalisation de la correction apportée et donc améliore d'autant plus l'expérience utilisateur.
  • En outre, le procédé selon l'invention étant apte à être mis en oeuvre par un produit programme d'ordinateur, il ne requiert aucune intervention humaine. Ce procédé est ainsi rapide et efficace.
  • Dans un mode préféré, grâce à la sous-étape d'application 123, l'étape PC_FB de calibrage du microphone interne 20 s'affranchie de l'erreur que présentait le haut-parleur nomade 15 avant son calibrage. En effet, l'étape d'application 123 a le même effet que si le signal acquis par le microphone interne 20 avait été émis par le haut-parleur nomade 15 calibré. Cette étape accélère le procédé de calibrage puisque qu'elle permet de n'effectuer qu'une seule émission par le haut-parleur nomade 15 pour calibrer à la fois ledit haut-parleur nomade 15 et le microphone interne 20.

Claims (12)

  1. Procédé de calibrage d'un dispositif audio nomade (10), tel qu'un casque ou une paire d'écouteurs, comprenant au moins un microphone nomade (20, 25) et un haut-parleur nomade (15), le dispositif audio nomade (10) étant disposé dans un caisson (95) comprenant un système de calibrage (75),
    le système de calibrage (75) comportant un microphone de calibrage (80), un haut-parleur de calibrage (85), et un dispositif électronique de calibrage (90) propre à être connecté au microphone de calibrage (80) et au haut-parleur de calibrage (85), le procédé étant mis en oeuvre par le dispositif électronique de calibrage (90) et comprenant :
    - au moins une phase d'émission lors de laquelle un signal audio est envoyé à l'un parmi le haut-parleur nomade (15) et le haut-parleur de calibrage (85), le signal audio étant émis par ledit haut-parleur (15 ; 85),
    - une phase de calibrage lors de laquelle au moins un parmi l'au moins un microphone nomade (20, 25) et le haut-parleur nomade (15) est calibré, la phase de calibrage comportant :
    - une réception (112 ; 122 ; 132), depuis l'un parmi l'au moins un microphone nomade (20, 25) et le microphone de calibrage (80), d'un signal résultant de l'acquisition par ledit microphone (20, 25 ; 80) du signal audio émis,
    - une détermination (114 ; 124 ; 134) d'un filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF), à partir du signal reçu lors de la réception (112 ; 122 ; 132), le filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF) étant un filtre numérique comprenant un gain dont une valeur varie fréquentiellement,
    le filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF) étant :
    - soit propre à l'au moins un microphone nomade (20, 25) et configuré pour filtrer tout signal acquis par ledit microphone nomade (20, 25),
    - soit propre au haut-parleur nomade (15) et configuré pour filtrer tout signal destiné à être émis par ledit haut-parleur nomade (15),
    - une phase d'implémentation (PI), dans le dispositif audio nomade (10), du filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calilb_FB ; H_calib_FF) déterminé lors de la phase de calibrage.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la phase d'émission comprend une étape d'émission (PE_nomade) par le haut-parleur nomade (15) lors de laquelle un signal audio est envoyé au haut-parleur nomade (15) pour son émission par ledit haut-parleur nomade (15),
    la phase de calibrage comprenant une étape (PC_SPK) de calibrage du haut-parleur nomade (15),
    lors de la réception (112) de ladite étape de calibrage (PC_SPK), le signal audio est reçu depuis le microphone de calibrage (80),
    lors de la détermination (114) de ladite étape de calibrage (PC_SPK), le filtre de calibrage (H_calib_SPK) déterminé est propre au haut-parleur nomade (15), et dit filtre de calibrage du haut-parleur (H_calib_SPK).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif audio nomade (10) comprend deux microphones nomades (20, 25), les deux microphones nomades (20, 25) comportant un microphone nomade interne (20) orienté vers le haut-parleur nomade (30), et un microphone nomade externe (25) orienté vers un extérieur du dispositif audio nomade (10).
  4. Procédé selon les revendications 2 et 3, dans lequel la phase de calibrage comprend en outre une étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20),
    lors de la réception (122) de l'étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20), le signal audio est reçu depuis le microphone nomade interne (20),
    lors de la détermination (124) de l'étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20), le filtre de calibrage (H_calib_FB) déterminé est propre au microphone nomade interne (20), et dit filtre de calibrage du microphone interne (H_calib_FB).
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20) comprend en outre :
    - une application (123) du filtre de calibrage du haut-parleur (H_calib_SPK) au signal reçu lors de la réception (122) de l'étape (PC_FB) de calibrage du microphone nomade interne (20), pour former un signal filtré,
    lors de l'étape de détermination (124) de la phase de calibrage du microphone nomade interne (PC_FB), le filtre de calibrage du microphone interne (H-calib_FB) est déterminé en fonction du signal filtré.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la phase d'émission comprend une étape d'émission (PE_calib) par le haut-parleur de calibrage (85), lors de laquelle un signal audio est envoyé au haut-parleur de calibrage (85) pour son émission par ledit haut-parleur de calibrage (85),
    la phase de calibrage comprenant une étape (PC_FF) de calibrage du microphone nomade externe (25),
    lors de la réception (132) de l'étape (PC_FF) de calibrage du microphone nomade externe (25), le signal audio est reçu depuis le microphone nomade externe (25),
    lors de la détermination (134) de l'étape (PC_FF) de calibrage du microphone nomade externe (25), le filtre de calibrage (H_calib_FF) déterminé est propre au microphone nomade externe (25), et dit filtre de calibrage du microphone externe (H_calib_FF).
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel le dispositif audio nomade (10) comprend en outre une unité de commande comportant un sommateur (35), une première connexion (50) reliant le sommateur (35) au haut-parleur nomade (15), une deuxième connexion (55) reliant le microphone nomade interne (20) au sommateur (35), et une troisième connexion (60) reliant le microphone nomade externe (25) au sommateur (35),
    le dispositif audio nomade (10) comprenant en outre, un premier filtre prédéterminé (HFB) sur la deuxième connexion (55), un deuxième filtre prédéterminé (HFF) sur la troisième connexion (60),
    lors de la phase d'implémentation (PI), le ou au moins l'un des filtres de calibrage (H_calib_SPK ; H_calib_FB ; H_calib_FF) étant implémenté sur l'une des première (50), deuxième (55) et troisième (60) connexions.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la ou chaque sous-étape de détermination (114, 124, 134) comprend :
    - un calcul d'une erreur fréquentielle (Err(f)) entre le signal reçu correspondant et un signal de référence prédéterminé,
    - une détection d'extremum(s) ( f ext i
    Figure imgb0037
    ) de l'erreur fréquentielle (Err(f)),
    - pour au moins un extremum détecté ( f ext i
    Figure imgb0038
    ) :
    - un calcul d'une bande de fréquence (Bi) autour de l'extremum,
    - une détermination d'un filtre unitaire paramétrable (Hi) en fonction de l'erreur fréquentielle (Err(f)) dans la bande de fréquence (Bi),
    - une génération du filtre de calibrage (H_calib_SPK ; H_calib_FB ; H_calib_FF) à partir du ou de chaque filtre unitaire paramétrable,
    chaque filtre unitaire paramétrable (Hi) comportant de préférence les paramètres réglables suivants : une fréquence centrale ( f c i
    Figure imgb0039
    ), un gain maximal (Ai ), et un facteur qualité (Qi ),
    de préférence, chaque filtre unitaire paramétrable (Hi) comportant en outre un type de filtre choisis dans un groupe consistant en : un filtre pic ou creux, un filtre passe-bas étagé, et un filtre passe-haut étagé.
  9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel pour chaque extremum détecté ( f ext i
    Figure imgb0040
    ), lors du calcul de la bande de fréquence (Bi), chaque bande de fréquence (Bi) est délimitée par une borne inférieure ( f 1 i
    Figure imgb0041
    ) et une borne supérieure ( f 2 i
    Figure imgb0042
    ),
    la borne inférieure ( f 1 i
    Figure imgb0043
    ) de la bande de fréquence (Bi) étant la borne supérieure ( f 2 i − 1
    Figure imgb0044
    ) de la bande de fréquence précédente (Bi-1),
    la borne supérieure ( f 2 i
    Figure imgb0045
    ) de la bande de fréquence (Bi) étant calculée selon l'équation suivante : f 2 i = 10 αlog f ext i + 1 − α log f ext i + 1
    Figure imgb0046
    où
    - f ext i
    Figure imgb0047
     est la fréquence de l'extremum détecté dans ladite bande de fréquence (Bi),
    - f ext i + 1
    Figure imgb0048
     est la fréquence de l'extremum détecté dans ladite bande de fréquence suivante (Bi+1), α = Err f ext i Err f ext i + Err f ext i + 1 ,
    Figure imgb0049
    - Err f ext i
    Figure imgb0050
     est la norme de l'erreur évaluée à la fréquence de l'extremum détecté dans ladite bande de fréquence (Bi), et
    - Err f ext i + 1
    Figure imgb0051
     est la norme de l'erreur évaluée à la fréquence de l'extremum détecté dans la bande de fréquence suivante (Bi+1).
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif audio nomade (10) comprend au moins deux chaînes audio (CH1, CH2), chaque chaîne audio (CH1, CH2) comportant au moins un microphone nomade (20, 25) respectif et un haut-parleur nomade (15) respectif,
    les étapes du procédé de calibrage étant itérées pour chaque chaîne audio (CH1, CH2).
  11. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions logicielles, qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en oeuvre le procédé de calibrage selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  12. Système de calibrage (75) d'un dispositif audio nomade (10), tel qu'un casque ou une paire d'écouteur, le dispositif audio nomade (10) comprenant au moins un microphone nomade (20, 25), un haut-parleur nomade (15), le dispositif audio nomade (10) étant propre à être placé dans le système de calibrage (75),
    le système de calibrage (75) comprenant un microphone de calibrage (80), un haut-parleur de calibrage (85), et un dispositif électronique de calibrage (95) propre à exécuter des instructions logicielles d'un produit programme d'ordinateur selon la revendication précédente.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20170110106A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 Avnera Corporation Calibration and stabilization of an active notice cancelation system
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US20210127221A1 (en) * 2019-10-25 2021-04-29 Synaptics Incorporated System and method for self-calibrating audio listening devices

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