L'écho acoustique existe principalement dans certains types de communications où le terminal d'un utilisateur distant se compose d'un (ou plusieurs) haut-parleur (s) se substituant à l'écouteur, et d'un (ou plusieurs) microphone (s) directif (s). II s'agit par exemple d'équipements d'audioconférences ou de postes fonctionnant en"mains libres"tels que des téléphones mobiles. Son origine est simple : sans précautions particulières, le son émis par le haut-parleur subit des réflexions multiples (contre les murs, le plafond etc. ) constituant autant d'échos différents, qui sont captés par le microphone au même titre que la parole utile. L'ensemble constitué du haut- parleur, du microphone, et de leur environnement physique constitue ainsi un système générateur d'écho.

Le problème de l'écho acoustique a fait l'objet de nombreuses études tant dans le cas monovoie (un seul microphone et un seul haut-parleur) que dans le cas multivoies (plusieurs microphones et plusieurs haut-parleurs). Le problème d'écho dans le cas multivoie est semblable à celui du cas monovoie, à la différence près qu'il faut prendre en considération tous les couplages acoustiques possibles entre les divers microphones et haut-parleurs.

Parmi les techniques de traitement d'écho les plus couramment utilisées, on trouve les techniques de suppression d'écho à variation de gains et les techniques d'annulation d'écho par filtrage adaptatif.

Dans un système de suppression d'écho à gains variables, un gain en réception est appliqué au signal (signal direct) qui doit être appliqué au haut- parleur (entrée du système générateur d'écho), et un gain en émission est appliqué au signal issu du microphone (sortie du système générateur d'écho) formant le signal de retour. Un tel système de suppression d'écho est décrit dans le document brevet français N° 2 748 184.

Typiquement, des détecteurs d'activité vocale en réception (DAVR) et en émission (DAVE), ainsi qu'un détecteur de double parole (DDP) fournissent les informations nécessaires aux modules calculant les gains en émission et en réception. Ainsi, lorsque le locuteur distant parle (détection par DAVR), le gain en émission est diminué afin d'atténuer l'écho. En cas de prise de parole par le locuteur local (détection par DAVE), cette contrainte sur le gain en émission est relâchée, et le gain en réception est diminué. En cas de double parole (les deux locuteurs parlent simultanément ; phénomène détecté par DDP), un comparateur détermine le locuteur dont le niveau est le plus élevé et privilégie son sens d'émission, ou bien, un réglage intermédiaire des gains en émission et en réception est établi.

Dans un système d'annulation d'écho par filtrage adaptatif (en anglais, Acoustic Echo Canceler-AEC), un filtre d'identification estime le couplage acoustique entre le haut-parleur et le microphone, et génère un signal qui est utilisé pour annuler l'écho. Le filtre d'identification est classiquement un filtre programmable à réponse impulsionnelle finie dont les coefficients doivent être adaptés, selon un algorithme prédéterminé de mise à jour des coefficients, utilisant un pas d'adaptation. Les coefficients sont adaptés sur la base du signal qui doit être appliqué au haut-parleur. Un tel système d'annulation d'écho est décrit dans le document brevet français N° 2 738 695.

Souvent, un système de suppression d'écho à gains variables est combiné au système d'annulation d'écho, de manière à supprimer le résidu d'écho qui persiste après l'annulation d'écho.

Cependant, les systèmes de traitement d'écho précités présentent l'inconvénient de ne pas pouvoir prendre en compte une variation du couplage

acoustique entre le haut-parleur et le microphone lorsque cette variation est indépendante du signal qui est appliqué au haut-parleur.

C'est le cas, par exemple, lorsqu'il existe une possibilité de réglage extérieur du niveau sonore restitué par le haut-parleur (par exemple au moyen d'un potentiomètre). En effet, toute variation du niveau sonore restitué modifie le couplage acoustique entre le haut-parleur et le microphone, et donc l'écho capté par le microphone. Or, le système de traitement d'écho ne prenant en compte que le signal qui est appliqué au haut-parleur et non le signal sonore qui est effectivement restitué par ce dernier, il ne peut donc pas prendre en compte une telle modification du couplage acoustique dans son processus de calcul.

Ainsi, si le niveau de restitution sonore a été diminué alors que le système a été initialisé avec un réglage de niveau sonore maximal, dans le cas par exemple, d'un état double parole, il pourra se produire des coupures ou des troncatures dans la parole distante (émise par le haut-parleur).

De même, lorsque, dans le terminal de communication utilisé, le microphone et le haut-parleur sont physiquement indépendants l'un de l'autre, leur distance respective peut varier, ce qui entraîne une variation du couplage acoustique entre le haut-parleur et le microphone, avec les mêmes conséquences que celles exposées ci-dessus.

Dans le cas multivoies, le problème est le même mais généralisé au couplage existant entre les divers microphones et haut-parleurs.

La présente invention à pour but notamment de remédier aux inconvénients exposés ci-dessus des systèmes de traitement d'écho connus.

A cet effet, la présente invention concerne, selon un premier aspect, un dispositif de traitement d'écho pour atténuer dans un signal de retour Y2n des composantes d'écho d'un signal direct X1 n, comprenant : - des moyens de calcul de gains en réception et en émission Grn, Gen ; - des premiers moyens d'application de gain pour appliquer le gain en réception Grn au signal direct et produire un signal d'entrée X2n émis dans un système générateur d'écho ;

- des seconds moyens d'application de gain pour appliquer le gain en émission Gen à un signal de sortie Y1 n issu du système générateur d'écho et produire le signal de retour Y2n.

Conformément à l'invention, ce dispositif de traitement d'écho est remarquable en ce qu'il comporte en outre des moyens de calcul d'une variable de couplage, COR, caractéristique du couplage acoustique existant entre le signal direct X1 n ou le signal d'entrée X2n, et le signal de sortie Y1 n ; et en ce que les moyens de calcul de gains sont aptes à calculer les gains en réception et en émission Grn, Gen sur la base de la variable de couplage.

La prise en compte du couplage acoustique réel entre le haut-parleur et le microphone dans le pilotage de la variation des gains appliqués en réception et/ou en émission dans le dispositif, permet d'adapter automatiquement la qualité sonore du signal émis et du signal reçu en fonction des changements d'environnement acoustique du dispositif de traitement d'écho et de la position relative des transducteurs (haut-parleur, microphone), ainsi que, par exemple, en fonction du niveau de restitution sonore choisi par l'utilisateur.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, le dispositif de traitement d'écho comporte des moyens d'estimation de la puissance instantanée du signal direct X1 n ou du signal d'entrée X2n, et de celle du signal de sortie Y1n. Les moyens de calcul de gains sont alors aptes à calculer les gains en réception et en émission Grn, Gen sur la base d'une variable G déterminée en fonction des puissances estimées du signal direct ou du signal d'entrée, et du signal de sortie, et en fonction de la variable de couplage COR, selon l'équation suivante : <BR> <BR> <BR> <BR> G P2n<BR> <BR> G=-<BR> <BR> P2n+COR Pln où P1 n et P2n désignent respectivement une estimation à l'instant considéré de la puissance du signal direct X1n ou du signal d'entrée X2n, et du signal de sortie Y1 n.

Le terme"COR. P1n"dans l'expression de la variable G représente l'énergie du signal sonore effectivement capté par le microphone, donc prenant en compte tous les réglages externes (par ex. niveau de restitution sonore)

"non vus"par le système. La variable G varie par conséquent de façon automatique en fonction des changements réels du couplage acoustique haut- parleur/microphone et de ce fait les gains en réception et en émission sont adaptés automatiquement.

Selon un second aspect, l'invention concerne un dispositif d'annulation d'écho pour atténuer dans un signal de sortie Y1n des composantes d'écho d'un signal d'entrée X2n émis dans un système générateur d'écho, comprenant : - un filtre d'identification à réponse impulsionnelle finie représentative de la réponse du système générateur d'écho, recevant en entrée le signal d'entrée X2n et générant un signal de filtrage Sn ; - des moyens de soustraction recevant en entrée, d'une part, un signal Y3n issu du système générateur d'écho, dont au moins une composante est une réponse du système générateur d'écho au signal d'entrée X2n, et d'autre part le signal de filtrage Sn, pour soustraire du signal Y3n le signal de filtrage Sn, et produire le signal de sortie Y1 n ; - des moyens d'adaptation des coefficients du filtre d'identification en fonction d'un pas d'adaptation pin ; - des moyens de calcul du pas d'adaptation g..

Ce dispositif est remarquable en ce que les moyens de calcul du pas d'adaptation comprennent des moyens d'estimation de la puissance, P1n, du signal d'entrée X2n, et de celle, P3n, du signal Y3n, et des moyens de calcul d'une première variable de couplage, COR2, caractéristique du couplage acoustique existant entre le signal d'entrée X2n, et le signal Y3ri issu du système générateur d'écho ; le pas d'adaptation Fln du filtre d'identification étant calculé en fonction des puissances estimées P1n, P3n, et en fonction de la première variable de couplage COR2.

L'évaluation de la variable de couplage COR2 précitée, permet ainsi de "piloter"le pas d'adaptation du filtre en fonction du couplage acoustique réel existant entre le signal d'entrée et le signal de sortie du système générateur d'écho. Cela permet d'améliorer la réactivité du dispositif d'annulation d'écho en

fonction de changements dans l'environnement acoustique du dispositif, et donc d'améliorer le résultat du traitement de l'écho.

Selon une mode de réalisation préféré, le pas d'adaptation pin est obtenu selon l'équation suivante : P1n µn =<BR> <BR> α#p1n + COR2.P3n où a est une constante positive, et, P1 n et P3n désignent respectivement une estimation à l'instant considéré de la puissance du signal d'entrée X2n, et de celle du signal Y3n issu du système générateur d'écho.

Selon une variante de réalisation, les moyens de calcul du pas d'adaptation comprennent en outre des moyens de calcul d'une seconde variable de couplage, COR, caractéristique du couplage acoustique entre le signal d'entrée X2n du système générateur d'écho et le signal de sortie Y1 n, la seconde variable de couplage COR étant obtenue par un calcul de corrélation entre les signaux d'entrée X2n et de sortie Y1 n ; le pas d'adaptation t, du filtre d'identification étant en outre calculé en fonction de la seconde variable de couplage COR.

Par la prise en compte additionnelle de la seconde variable de couplage (COR), il est possible de connaître l'état de convergence du filtre d'identification et de contrôler ainsi plus finement le pas d'adaptation.

Selon un troisième aspect, l'invention concerne un dispositif de traitement d'écho pour système de communication multivoies comprenant une pluralité N de voies de réception, N étant un entier supérieur ou égal à 2, et une pluralité M de voies d'émission, M étant un entier supérieur ou égal à 1 ; chacune, i, des N voies de réception comprenant un transducteur de sortie (HPi) qui produit une onde de pression sonore en réponse à un signal d'entrée X2n (i) issu d'un signal direct Xln (j) ; chacune, j, des M voies d'émission comprenant un transducteur d'entrée (MCj) qui convertit une onde de pression sonore en un signal de sortie Y1n (j). Le dispositif de traitement d'écho est destiné à atténuer dans chaque signal de sortie Y1n (j) des composantes d'écho provenant de tout ou partie des N signaux d'entrée X2n (i), et résultant du

couplage acoustique existant entre le transducteur d'entrée de la voie d'émission considérée et tout ou partie des M transducteurs de sortie.

Conformément à l'invention, ce dispositif est remarquable en ce qu'il comporte : - des moyens de calcul de gains en réception Grn (i) et de gains en émission Gen (j) ; - des moyens d'application de gains en réception pour appliquer un gain en réception Grn (i) à chaque signal direct X1n (i) et produire le signal d'entrée X2n (i) correspondant ; - des moyens d'application de gains en émission pour appliquer un gain en émission Gen (j) à chaque signal de sortie Y1n (j) et produire un signal de retour Y2n (j) correspondant ; - des moyens de calcul, pour chaque voie d'émission j, de N variables de couplage COR (j, i), i variant de 1 à N, chacune desquelles étant caractéristique du couplage acoustique existant entre le signal de sortie Y1n (j) de la voie d'émission et un des N signaux d'entrée X2n (i) ; les moyens de calcul de gains étant aptes à calculer chaque gain en réception Grn (i) et chaque gain en émission Gent) sur la base des N variables de couplage COR (j, i) calculées pour la voie d'émission j associée.

Les avantages relatifs à ce mode de calcul de gains en ce qui concerne un couple donné (i, j) de voies de réception et d'émission, sont de même nature que ceux obtenus avec un dispositif monovoie à gains variables selon l'invention, tel que brièvement exposé plus haut.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de traitement d'écho comporte des moyens d'estimation de la puissance instantanée, Plni, de chaque signal d'entrée X2n (i), et de celle, P2nj, de chaque signal de sortie Y1 n (j), les moyens de calcul de gains en émission étant aptes à calculer chaque gain en émission Gent) sur la base de N variables G (j, i), i variant de 1 à N, chacune desquelles étant déterminée en fonction des puissances estimées d'un signal d'entrée X2n (i), et du signal de sortie Y1n (j) de la voie d'émission considérée, et en fonction de la variable de couplage

COR (j, i) correspondante, chacune des variables G (j, i) étant obtenue selon l'équation suivante : <BR> <BR> <BR> <BR> P2nj<BR> <BR> G(j,i) =<BR> P2nj + COR(j,i)#P1ni <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> où P1ns et P2ny désignent respectivement une estimation à l'instant considéré de la puissance du signal d'entrée X2n (i), et du signal de sortie Y1 n (j) considérés.

Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un dispositif d'annulation d'écho pour système de communication multivoies comprenant une pluralité N de voies de réception, N étant un entier supérieur ou égal à 2, et une pluralité M de voies d'émission, M étant un entier supérieur ou égal à 1 ; chacune, i, des N voies de réception comprenant un transducteur de sortie (HPi) qui produit une onde de pression sonore en réponse à un signal d'entrée X2n (i) ; chacune, j, des M voies d'émission comprenant un transducteur d'entrée (MCj) qui convertit une onde de pression sonore en un signal de sortie Y1 n (j) ; le dispositif comprenant : - pour chaque voie d'émission j, N filtres d'identification Fij à coefficients variables pour estimer le couplage acoustique entre chacun des N transducteurs de sortie (HPi) et le transducteur d'entrée (MCj) de la voie d'émission j, et - pour chaque filtre Fij, des moyens d'adaptation des coefficients du filtre en fonction d'un pas d'adaptation pn (i, j), et des moyens de calcul du pas d'adaptation Conformément à l'invention, ce dispositif est remarquable en ce qu'il comporte : - des moyens d'estimation de la puissance instantanée Pliai de chaque signal d'entrée X2n (i), et de celle P2ny de chaque signal de sortie Y1 n (j) ; - des moyens de calcul, pour chaque voie d'émission j, de N variables de couplage COR (j, i), i variant de 1 à N, chacune desquelles étant caractéristique

du couplage acoustique existant entre le signal de sortie Y1n (j) de la voie d'émission et un des N signaux d'entrée X2n (i) ; les moyens de calcul du pas d'adaptation g,, (ij) pour un filtre Fij associé à une voie de réception i et à une voie d'émission j étant aptes à calculer le pas d'adaptation en fonction des puissances estimées Plni, i variant de 1 à N, pour les N voies de réception, de la puissance P2nj estimée pour la voie d'émission j, et en fonction des N variables de couplage COR (j, i), i variant de 1 à N, associées à la voie d'émission j.

Selon un mode de réalisation préféré, un pas d'adaptation j) pour un filtre Fij associé à une voie de réception i et à une voie d'émission j, est obtenu selon l'équation suivante : où b, est une constante positive.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après de modes préférés de réalisation, faite à l'appui des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma-bloc d'un dispositif de traitement d'écho monovoie à gains variables, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; -la figure 2 est un schéma-bloc d'un dispositif de traitement d'écho monovoie selon un second mode de réalisation de l'invention, le dispositif combinant un système à gains variables et un système d'annulation d'écho ; - la figure 3 est un schéma-bloc d'un dispositif d'annulation d'écho monovoie selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est un schéma-bloc d'un dispositif d'annulation d'écho monovoie selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 5 est un schéma-bloc d'un dispositif de traitement d'écho monovoie selon l'invention combinant les premier et quatrième modes de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est un schéma-bloc d'un dispositif de traitement d'écho multivoies à gains variables selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 7 est un schéma-bloc d'un dispositif d'annulation d'écho multivoies selon un sixième mode de réalisation de l'invention.

La figure 1 montre un dispositif de traitement d'écho monovoie à gains variables, selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ce dispositif est intégré par exemple dans un poste téléphonique mains libres.

Comme représenté à la figure 1, ce dispositif reçoit et émet des signaux numériques X1 n, Y2n appelés respectivement signal direct et signal de retour.

Le dispositif de traitement d'écho comporte un module 36 de calcul de gains en réception (Grn) et en émission (Gen). Le gain en réception Grn est appliqué au signal direct X1n au moyen d'un multiplieur 10 afin d'obtenir un signal d'entrée X2n émis dans un système générateur d'écho 26.

De même, le gain en émission Gen est appliqué à un signal de sortie Y1 n issu du système générateur d'écho, au moyen d'un multiplieur 12 afin de produire le signal de retour Y2n.

Le signal d'entrée X2n est délivré à un haut-parleur 22 via un convertisseur numérique analogique (CNA) 14 et un amplificateur 18.

L'amplificateur 18 est typiquement à gain variable, de sorte qu'un utilisateur du dispositif puisse régler à sa convenance le volume du son délivré par le haut- parleur 22.

De manière similaire, le signal de sortie Y1n est obtenu à partir d'un microphone 24, via un amplificateur 20 et un convertisseur analogique numérique (CAN) 16.

Dans l'exemple représenté, le dispositif comporte un seul haut-parleur 22 et un seul microphone 24 faisant partie du système 26 générateur d'écho.

Cependant, le dispositif de l'invention représenté à la figure 1 s'applique également à un système dans lequel le signal d'entrée X2n est émis dans le système générateur d'écho au moyen de plusieurs haut-parleurs (22) diffusant le même signal sonore, et dans lequel le signal de sortie Y1 n est obtenu à partir du système générateur d'écho par l'intermédiaire de plusieurs microphones (24).

Conformément à l'invention, le dispositif de traitement d'écho comporte un module 30 de calcul d'une variable de couplage, désignée ici par"COR", caractéristique du couplage acoustique existant entre le signal direct X1n ou le signal d'entrée X2n, et le signal de sortie Y1 n.

A cet effet, le module de calcul 30 comprend une unité de calcul 34. La variable de couplage COR est calculée par l'unité 34 puis utilisée par le module 36 de calcul de gains, pour calculer les gains en réception et en émission Grn, Gen.

Selon le mode de réalisation représenté sur la fig. 1, le module 30 de calcul de la variable de couplage (COR) comprend une unité 28 d'estimation de la puissance instantanée (P1n) du signal d'entrée X2n et/ou du signal direct X1 n, et une unité d'estimation de celle (P2n) du signal de sortie Y1 n.

Dans ce mode de réalisation, le module 36 de calcul de gains est conçu pour calculer les gains en réception et en émission Gr, Gen sur la base d'une variable G calculée, par l'unité de calcul 34, en fonction d'une part, de la puissance estimée P1n du signal direct et/ou du signal d'entrée, et de la puissance estimée P2n du signal de sortie, et, d'autre part, en fonction de la variable de couplage COR.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la variable G est déterminée par l'unité 34 de calcul selon l'équation suivante : <BR> <BR> <BR> <BR> G P2n (1)<BR> <BR> P27l + COR Pln où P1n et P2n désignent respectivement une estimation à l'instant considéré de la puissance du signal direct X1n ou du signal d'entrée X2n, et du signal de sortie Y1 n.

Ainsi, un niveau de corrélation important (couplage fort) entre le signal direct X1n ou le signal d'entrée X2n, et le signal de sortie Y1n, conduira à une valeur faible de la variable G de manière à supprimer l'écho, alors qu'un couplage faible aura l'effet inverse sur la variable G.

Selon une implémentation préférée de l'invention, les gains en réception Grn et en émission Gen sont alors déterminés de façon récursive par le module 36 de calcul de gains, selon les équations suivantes : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Gen =y Ge", + (1-y) G (2)<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Grn =1- Gen où Gen1 désigne la valeur du gain en émission à l'instant de calcul précédent, et y et 6 désignent des constantes positives inférieures à 1.

Le calcul de gains ci-dessus (équation (2)), donné à titre d'exemple de réalisation, dérive d'un mode de calcul exposé dans le document brevet N° 2 748 184, modifié conformément à l'invention par la prise en compte dans celui- ci de la variable G définie plus haut (équation (1)).

Selon une implémentation particulière, de bons résultats ont été obtenus avec y égal à 0,95 pour un calcul effectué à la fréquence de 8 kiloHertz (kHz).

Avec le mode de calcul ci-dessus, les gains en réception et en émission sont directement liés à la variable G, ce qui permet de traiter l'écho de manière adaptative en fonction des caractéristiques réelles du système générateur d'écho. En outre, la plage de variation du gain en émission Gen est une fonction décroissante de la variable G, ce qui permet d'améliorer automatiquement, par une augmentation du gain, la qualité sonore perçue par le locuteur distant, lorsque la composante d'écho du signal capté par le microphone diminue.

Par ailleurs, on notera que ces avantages ont été obtenus sans recourir à des détecteurs d'activité vocale ou de double parole, qui sont des éléments complexes et de fiabilité parfois insuffisante dans les dispositifs de traitement d'écho connus.

Calcul de la variable de couplage (COR) Conformément à l'invention, la variable de couplage COR-qui caractérise le couplage acoustique existant entre le signal direct X1n (ou le

signal d'entrée X2n), et le signal de sortie Y1n-est obtenue à partir d'un calcul de corrélation entre le signal direct X1 n (ou le signal d'entrée X2n), et le signal de sortie Y1 n.

On peut par exemple utiliser un calcul de corrélation d'enveloppes. Ainsi selon un mode de réalisation particulier, la variable de couplage COR est définie comme étant une fonction de la valeur maximale, Maxcor, de valeurs de corrélation corr (j) entre le signal direct X1n ou le signal d'entrée X2n, et le signal de sortie Y1n. Les valeurs de corrélation corr (j) sont calculées sur une fenêtre temporelle considérée, chacune d'entre elles étant obtenue selon l'équation suivante : où : i représente un instant d'échantillonnage dans la fenêtre temporelle de calcul de durée LM, j représente une valeur de décalage entre les signaux d'entrée X2n et de sortie Y1n ; et P1 (t) et P2 (t) représentent respectivement une estimation à un instant t considéré de la puissance du signal direct X1 n ou du signal d'entrée X2n, et du signal de sortie Y1 n.

En pratique, le calcul de corrélation d'enveloppes est effectué sur des fenêtres temporelles de 1 seconde pour chaque signal (entrée et sortie), et un décalage maximal de 300 millisecondes entre les signaux. Le calcul est effectué à une fréquence d'échantillonnage réduite de 125 Hertz.

Dans ce mode de réalisation, on obtient de très bons résultats avec la variable COR définie selon l'équation suivante : COR = Exp (k. Maxcor) (4) où Exp désigne la fonction exponentielle, et k est une constante positive.

En pratique, de très bons résultats ont été obtenus avec k égal à 3. Par ailleurs il est conseillé de limiter le terme Exp (3Maxcor) à 25, ce qui correspond à une corrélation maximum de 1,07.

En liaison avec la figure 2 on va décrire un dispositif de traitement d'écho monovoie selon un second mode de réalisation de l'invention. Ce dispositif combine un système à gains variables, tel que décrit ci-dessus en référence à la figure1, et un système d'annulation d'écho.

Le dispositif de traitement d'écho représenté à la figure 2, comporte comme celui représenté à la figure 1, un module 36 de calcul de gains en réception (Grn) et en émission (Gen), et un module 30 d'évaluation, au travers de la détermination de la variable COR, du couplage acoustique existant entre le signal direct X1n ou le signal d'entrée X2n, et le signal de sortie Y1n. Les caractéristiques et le fonctionnement des modules 30 et 36 de la figure 2 est identique à ceux de la figure 1.

Conformément à l'invention ce dispositif peut inclure en outre un dispositif d'annulation d'écho 40 recevant en entrée, d'une part, le signal d'entrée X2n émis dans le système générateur d'écho 26, et d'autre part, un signal Y3n issu du système générateur d'écho 26. Le système d'annulation d'écho 40 comprend, de manière classique, un filtre d'identification 42 à réponse impulsionnelle finie représentative de la réponse du système générateur d'écho (26).

En fonctionnement, le filtre d'identification 42 produit un signal de filtrage Sn, et soustrait, au moyen d'un soustracteur 44, le signal de filtrage Sn du signal Y3n. II produit alors le signal de sortie Y1 n qui est reçu en entrée par le multiplieur 12 afin de lui appliquer un gain en émission Gen, calculé par le module 36.

Dans ce mode de réalisation, le système est initialisé avec l'annuler d'écho 40 inactif (il n'a pas encore convergé) de manière à garantir la stabilité sans Larsen. Ensuite, lorsque le filtre d'identification 42 a convergé, une évaluation du couplage (variable COR) est effectuée, de manière non intrusive, par le module 30. Le calcul de corrélation est mesuré dans ce mode de réalisation, entre le signal direct X1n ou le signal d'entrée X2n, et le signal Y1n qui est ici le signal"résidu"issu de l'annuler d'écho (40). Ensuite, le couplage acoustique est évalué de manière cyclique de façon à adapter

automatiquement la valeur des gains en émission et en réception en fonction des variations du couplage acoustique.

Dans ce mode de réalisation, on cumule les effets d'un dispositif d'annulation d'écho (40) classique, avec un dispositif de traitement d'écho à gains variables (fig. 1) conforme à l'invention, pour obtenir un traitement optimal de l'écho.

En pratique, dans ce mode de réalisation, on obtient de très bons résultats avec la variable COR, fonction de Maxcor (cf. définition supra), définie comme suit : COR = 0, 75 Exp (Maxcor) (5) En liaison avec la figure 3, on va à présent décrire un dispositif d'annulation d'écho monovoie, selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le principe de l'estimation du couplage acoustique entre des signaux d'entrée et de sortie d'un système générateur d'écho, avec calcul de variable de couplage (COR) tel que décrit supra, est appliqué au calcul du pas d'adaptation du filtre d'un dispositif d'annulation d'écho.

Comme représenté à la figure 3, un dispositif d'annulation d'écho selon l'invention comprend classiquement un filtre d'identification 42 à réponse impulsionnelle finie représentative de la réponse du système générateur d'écho 26. Le système générateur d'écho est constitué par l'ensemble formé du haut- parleur 22, du microphone 24, et de leur environnement physique (murs, bruit de fond, etc.).

Le filtre 42 reçoit entrée un signal d'entrée X2n qui est émis dans le système générateur d'écho 26 (via un CNA 14 et un amplificateur 18), et génère un signal de filtrage Sn.

Le dispositif d'annulation d'écho comprend un soustracteur 44 qui reçoit en entrée, d'une part un signal Y3n issu du système générateur d'écho (via un amplificateur 20 et un CAN 16). Par conséquent, au moins une composante du signal Y3n est une réponse du système générateur d'écho au signal d'entrée X2n.

D'autre part, le soustracteur 44 reçoit en entrée le signal de filtrage Sn, et soustrait ainsi le signal de filtrage Sn du signal Y3n pour produire un signal de sortie Y1 n.

Le dispositif d'annulation d'écho comprend un module de mise à jour 46 des coefficients du filtre d'identification en fonction d'un pas d'adaptation sun. II comprend enfin un module de calcul 50 du pas d'adaptation u. n.

Le module 50 de calcul du pas d'adaptation du filtre comprend des unités 28,48 d'estimation de la puissance, P1n, du signal d'entrée X2n, et de celle, P3n, du signal Y3n.

Le module 50 comporte en outre une unité 52 de calcul d'une variable de couplage, COR2, caractéristique du couplage acoustique existant entre le signal d'entrée X2n, et le signal Y3n issu du système générateur d'écho (26).

Le module 50 comporte enfin une unité 54 de calcul du pas.

Conformément à la présente invention, le pas d'adaptation Sln du filtre d'identification est calculé en fonction des puissances estimées P1n, P3n, et en fonction de la variable de couplage COR2.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le pas d'adaptation pin est obtenu selon l'équation suivante : Pln fin = oc Pln + COR2. P3n (6) où a est une constante positive, et, P1 n et P3n désignent respectivement une estimation à l'instant considéré de la puissance du signal d'entrée X2n, et de celle du signal Y3n issu du système générateur d'écho.

L'évaluation de la variable de couplage COR2 précitée, permet ainsi de "piloter"le pas d'adaptation du filtre en fonction du couplage acoustique réel existant entre le signal d'entrée et le signal de sortie du système générateur d'écho. Cela permet d'améliorer la réactivité du dispositif d'annulation d'écho en fonction de changements dans l'environnement acoustique du dispositif-par exemple, suite à une variation du volume de restitution sonore réglé par l'utilisateur du dispositif, ou une utilisation du dispositif dans un environnement bruité (rue, voiture,...)-et donc, d'améliorer le résultat du traitement de l'écho.

Selon le même principe que pour la variable COR définie plus haut en liaison avec la figure 1, la variable de couplage COR2 est obtenue à partir d'un calcul de corrélation entre le signal d'entrée X2n et le signal Y3n. En pratique, il s'agit également d'un calcul de corrélation d'enveloppes. Dans une implémentation préférée, la variable de couplage COR2 est définie comme étant une fonction de la valeur maximale, désignée par"Maxcor2", des valeurs de corrélation, désignées par"'corr2 (j)", calculées sur une fenêtre temporelle considérée. Chacune des valeurs de corrélation corr2 (j) est calculée selon l'équation suivante : où : i représente un instant d'échantillonnage dans la fenêtre temporelle de calcul de durée LM, j représente une valeur de décalage entre le signal d'entrée X2n et le signal Y3n ; et P1 (t) et P3 (t) représentent respectivement une estimation à un instant t considéré de la puissance du signal d'entrée X2n, et de celle du signal Y3n.

Dans ce mode de réalisation, on obtient de très bons résultats avec la variable COR2 définie selon l'équation suivante : k COR2 = (8) Maxcor2 où k est une constante positive.

Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'annulation d'écho monovoie décrit ci-dessus peut être complété par un module de calcul d'une seconde variable de couplage, désignée par COR (par analogie avec celle de la fig. 1), caractéristique du couplage acoustique entre le signal d'entrée X2n du système générateur d'écho, et le signal de sortie Y1n issu du soustracteur 44 de l'annuler d'écho.

La figure 4 représente un dispositif d'annulation d'écho conforme à ce quatrième mode de réalisation. Comme représenté à la figure 4, le dispositif d'annulation d'écho comporte un module de calcul 50 du pas d'adaptation un de structure similaire à celui décrit en liaison avec la figure 3. Le dispositif comporte en outre une unité 30a de calcul d'une seconde variable de couplage, COR.

La variable COR est caractéristique du couplage acoustique entre le signal d'entrée X2n du système générateur d'écho 26 et le signal de sortie Y1 n.

La seconde variable de couplage COR est obtenue par un calcul de corrélation entre les signaux d'entrée X2n et de sortie Y1 n.

La structure de l'unité 30a de calcul est similaire à l'unité 30 décrite plus haut en référence à la figure 1.

Dans le cadre du mode de réalisation illustré en liaison avec la figure 4, la seconde variable COR est obtenue selon le même principe que pour la variable COR définie plus haut en liaison à la figure 1, c'est-à-dire selon un calcul de corrélation d'enveloppes entre les signaux d'entrée X2n et de sortie Y1n. En particulier, la variable COR est définie comme étant une fonction de la valeur maximale, Maxcor, de valeurs de corrélation corr (j) entre le signal d'entrée X2n et le signal de sortie Y1 n.

La seconde variable de couplage COR calculée par l'unité 30a est fournie à l'unité 54 (voir fig. 3) de calcul du pas d'adaptation du filtre, de sorte que le pas d'adaptation pin est en outre calculé en fonction de la seconde variable de couplage COR.

En pratique, le pas d'adaptation µn est calculé selon l'équation suivante : COR P1n µn = # (9)<BR> COR α.P1n + COR2#P3n où a est une constante positive, et, P1 n et P3n désignent respectivement une estimation à l'instant considéré de la puissance du signal d'entrée X2n, et de celle du signal Y3n issu du système générateur d'écho.

Dans le mode de réalisation dans lequel la variable COR est une fonction prédéterminée, f, de la variable Maxcor, et la variable COR2 est une fonction

prédéterminée, g, de la variable Maxcor2 (voir définition plus haut), l'équation (9) ci-dessus peut donc être exprimée sous la forme suivante : <BR> <BR> <BR> <BR> f(Maxcor) P1n<BR> <BR> <BR> µn = # (9a)<BR> g(Maxcor2) α.P1n + COR2#P3n Par la prise en compte additionnelle de la seconde variable de couplage (COR), il est possible de connaître l'état de convergence du filtre d'identification et de contrôler ainsi plus finement le pas d'adaptation.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on peut combiner le dispositif de traitement d'écho décrit plus haut en liaison avec la figure 1 et celui décrit ci-dessus en liaison avec la figure 4. Un tel dispositif est illustré par la figure 5.

Sur la figure 5, les éléments référencés 10,12, 36,30 sont identiques à celles représentés à la figure 1 et constituent un dispositif selon 1"invention de traitement d'écho monovoie à gains variables. D'autre part, les éléments 50,46, 40 sont identiques à ceux du dispositif d'annulation d'écho représenté à la figure 4. Lorsque les blocs 30 et 50 sont adaptés de telle sorte que le bloc 30 puisse délivrer la variable COR au bloc 50 et ce dernier puisse calculer le pas d'adaptation du filtre 42 en fonction des variables COR, COR2 comme exposé supra, on obtient alors une combinaison des systèmes décrits en liaison avec les figures 1 et 4, permettant de cumuler les avantages procurés par chacun des deux systèmes.

La présente invention s'applique aussi à des dispositifs de traitement d'écho destinés à un système de communication multivoies.

Ainsi, en référence à la figure 6, on va maintenant décrire un dispositif de traitement d'écho multivoies à gains variables, selon un cinquième mode de réalisation de l'invention.

Comme représenté à la figure 6, un dispositif de traitement d'écho multivoies à gains variables selon l'invention, est destiné à être utilisé pour un système de communication multivoies comprenant une pluralité N de voies de

réception, N étant un entier supérieur ou égal à 2, et une pluralité M de voies d'émission, M étant un entier supérieur ou égal à 1.

Chacune, i, des N voies de réception comprend un transducteur de sortie HPi, typiquement un haut-parleur, qui produit une onde de pression sonore en réponse à un signal d'entrée X2n (i) issu d'un signal direct X1 n (i).

Chacune, j, des M voies d'émission comprend un transducteur d'entrée MCj, typiquement un microphone, qui convertit une onde de pression sonore en un signal de sortie Y1 n (j).

Un tel dispositif de traitement d'écho est destiné à atténuer dans chaque signal de sortie Y1 n (j) des composantes d'écho provenant de tout ou partie des N signaux d'entrée X2n (i), et résultant du couplage acoustique existant entre le microphone de la voie d'émission considérée et tout ou partie des N haut- parleurs.

Comme représenté sur la figure 6, un dispositif de traitement d'écho multivoies à gains variables selon l'invention, comprend un module 64 de calcul de gains en réception Grn (i) et de gains en émission Gen (j).

II comprend en outre N multiplieurs 68 destinés à appliquer un gain en réception Grn (i) à chaque signal direct X1n (i) et produire le signal d'entrée X2n (i) correspondant.

De façon similaire, le dispositif comprend des multiplieurs 66 pour appliquer un gain en émission Gen (j) à chaque signal de sortie Y1n (j) et produire un signal de retour Y2n (j) correspondant.

Il comprend d'autre part, un module de calcul 62 chargé de calculer, pour chaque voie d'émission j, N variables de couplage COR (j, i), i variant de 1 à N, chacune des N variables étant caractéristique du couplage acoustique existant entre le signal de sortie Y1n (j) de la voie d'émission j considérée et un des N signaux d'entrée X2n (i).

Conformément à l'invention, le module 64 de calcul de gains calcule chaque gain en réception Grnti), et chaque gain en émission Gen0) sur la base des N variables de couplage COR (j, i) calculées pour la voie d'émission j associée.

Les avantages relatifs à ce mode de calcul de gains en ce qui concerne un couple donné (i, j) de voies de réception et d'émission, sont de même nature que ceux obtenus avec un dispositif monovoie à gains variables selon l'invention, décrit plus haut en liaison avec la figure 1.

Par ailleurs, selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de traitement d'écho multivoies représenté à la figure 6, comprend un module de calcul de puissance (non représenté) apte à estimer la puissance instantanée, Plni, de chaque signal d'entrée X2n (i), et de celle, P2ny, de chaque signal de sortie Y1 n (j).

Dans ce mode de réalisation, chaque module 62 de calcul de variables de corrélation (COR) calcule en outre N variables G (j, i), i variant de 1 à N, chacune desquelles étant déterminée en fonction de la puissance estimée Plni d'un signal d'entrée X2n (i), et de celle P2ny du signal de sortie Y1n (j) de la voie d'émission considérée. Selon l'invention chacune des variables G (j, i) est obtenue selon l'équation suivante : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> P2nj<BR> <BR> <BR> G(j,i) = (10)<BR> P2nj + COR(j,i)#P1ni où Plyai et P2n, désignent respectivement une estimation à l'instant considéré de la puissance du signal d'entrée X2n (i), et du signal de sortie Y1 n (j) considérés.

Chaque module 64 de calcul de gains calcule alors chaque gain en émission Gen (j) sur la base des N variables G (j, i), et en fonction de la variable de couplage COR (j, i) correspondante.

Selon une implémentation préférée, chaque gain en émission Gen0) est déterminé à partir de la valeur minimale des N variables G (j, i), i variant de 1 à N, calculées pour la voie d'émission j associée.

En pratique, chaque gain en émission Gen (j) est déterminé selon l'équation suivante : Gen(j) = γ#Gen-1(j) + (1 - γ)#mini(G(j,i)) (11) où :

Gen-lU) désigne la valeur du gain en émission de la voie d'émission j à l'instant de calcul précédent, y désigne une constante positive inférieure à 1, et mini (G (j, i)) désigne la valeur minimale des N variables G (j, i), i variant de 1 à N.

En prenant la valeur minimale mini (G (j, i » on applique à la voie j considérée le plus petit gain (c.-à-d., le plus grand affaiblissement), qui tient par conséquent compte de la valeur de couplage la plus grande dans tous les chemins d'écho possibles du système.

De préférence (mais non nécessairement) en combinaison avec le mode de calcul des gains en émission, exposé ci-dessus, tous les gains en réception Grn (i) ont la même valeur déterminée selon l'équation suivante : Grn (i) = 1 - ##maxj(Gen(j)) (12) où b désigne une constante positive inférieure à 1, et maxj (Gen (j)) désigne la valeur maximale des M gains en émission Gen (j), j variant de 1 à M.

Cependant, selon une autre implémentation du dispositif représenté à la figure 6, chacun des gains en réception Grn (i) est choisi égal à 1. Cette solution présente l'avantage de simplifier le mode de calcul des gains, tout en procurant de très bons résultats de traitement d'écho.

Calcul de chaque variable de couplage (COR (i. i Conformément à l'invention, chaque variable de couplage COR (j, i) est obtenue à partir d'un calcul de corrélation entre le signal de sortie Y1 n (j) et le signal d'entrée X2n (i), correspondants. Selon une implémentation préférée, on effectue un calcul de corrélation d'enveloppes.

En pratique, chaque variable de couplage COR (j, i) est obtenue à partir de la valeur maximale, Maxcor, des valeurs de corrélation corroi (d) entre le signal de sortie Y1n (j) et le signal d'entrée X2n (i) correspondants, ces valeurs de corrélation corrji(d) étant calculées sur une fenêtre temporelle prédéfinie.

Chacune des valeurs de corrélation est obtenue selon l'équation suivante :

où : c représente un instant d'échantillonnage dans la fenêtre temporelle de calcul de durée LM, d représente une valeur de décalage entre les signaux d'entrée X2n (i) et de sortie Y1 n (j) ; et Plni (t) et P2nj (t) représentent respectivement une estimation à un instant t considéré de la puissance du signal d'entrée X2n (i) et du signal de sortie Y1 n (j) considérés.

En liaison avec la figure 7, on va décrire un dispositif d'annulation d'écho multivoies selon un sixième mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation peut être considéré comme la généralisation au cas multivoies des dispositifs d'annulation d'écho monovoie décrits plus haut en liaison avec les figures 3 et 4.

Comme représenté à la figure 7, un dispositif d'annulation d'écho multivoies selon l'invention, comprend une pluralité N de voies de réception, N étant un entier supérieur ou égal à 2, et une pluralité M de voies d'émission, M étant un entier supérieur ou égal à 1.

Chacune, i, des N voies de réception comprenant un transducteur de sortie (haut-parleur) HPi qui produit une onde de pression sonore en réponse à un signal d'entrée X2n (i). D'autre part, chacune, j, des M voies d'émission comprend un transducteur d'entrée (microphone) MCj qui convertit une onde de pression sonore en un signal de sortie Y1 n (j).

Par ailleurs, le dispositif d'annulation d'écho comprend, pour chaque voie d'émission j, N filtres d'identification Fij à coefficients variables pour estimer le couplage acoustique entre chacun des N haut-parleurs HPi et le microphone MCj de la voie d'émission j. II comprend d'autre part, pour chaque filtre Fij, des

moyens d'adaptation (non représentés) des coefficients du filtre en fonction d'un pas d'adaptation un (iJ), et des moyens de calcul (non représentés) du pas d'adaptation µn(i,j).

Chaque filtre Fij associé à une voie de réception i et à une voie d'émission j génère un signal de filtrage qui est soustrait au signal de sortie Y1 n (j) pour fournir un signal filtré Y2nt).

Conformément à l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens (non représentés) d'estimation de la puissance instantanée Plni de chaque signal d'entrée X2n (i), et de celle P2nj de chaque signal de sortie Y1n (j).

Il comprend aussi des moyens de calcul (non représentés), pour chaque voie d'émission j, de N variables de couplage COR (j, i) (i variant de 1 à N), chacune desquelles étant caractéristique du couplage acoustique existant entre le signal de sortie Y1n0) de la voie d'émission considérée et un des N signaux d'entrée X2n (i).

Les moyens de calcul du pas d'adaptation ujij) pour un filtre Fij associé à une voie de réception i et à une voie d'émission j données, calculent le pas d'adaptation ujij) en fonction : - des puissances estimées P1ni (i variant de 1 à N) calculées pour les N voies de réception i, - de la puissance estimée P2ny calculée pour la voie d'émission j, et - des N variables de couplage COR (j, i), i variant de 1 à N, associées à la voie d'émission j considérée.

Calcul de chaque variable de couplage (COR(j,i) Dans ce mode de réalisation, chacune des variables de couplage COR (j, i) est obtenue à partir d'un calcul de corrélation entre le signal de sortie Y1 n (j) et le signal d'entrée X2n (i) associés au couple considéré de voies (i, j) de réception et d'émission.

De même que pour les autres modes de réalisation de l'invention décrits supra, selon une implémentation préférée, ce calcul de corrélation est un calcul de corrélation d'enveloppes.

En pratique, chaque variable de couplage CORf j, i) est obtenue comme une fonction de la valeur maximale, Maxcor (j, i), des valeurs de corrélation, corroi (d), calculées sur une fenêtre temporelle considérée, chacune des valeurs de corrélation corroi (d) étant calculée selon l'équation suivante : où : c représente un instant d'échantillonnage dans la fenêtre temporelle de calcul de durée LM, d représente une valeur de décalage entre les signaux d'entrée X2n (i) et de sortie Y1 n (j) ; et Plni (t) et P2nj (t) représentent respectivement une estimation à un instant t considéré de la puissance du signal d'entrée X2n (i), et du signal de sortie Y1 n (j).

En pratique, chaque variable de couplage COR (j, i) est liée à la valeur maximale Maxcor (j, i) des valeurs de corrélation corrji (d), selon l'équation suivante : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> COR (j, i) = k (15)<BR> <BR> <BR> <BR> Maxcor (j, i) où k est une constante positive.

Calcul du pas d'adaptation uji. i) pour un filtre Fii Dans ce mode de réalisation, un pas d'adaptation jn (', j) pour un filtre Fij associé à une voie de réception i et à une voie d'émission j, est obtenu selon l'équation suivante :

où b, est une constante positive.

Grâce à la présence du terme dans l'expression du pas pn (is j) ci-dessus, les voies de réception, autres que la voie i considérée, ne viennent pas perturber la convergence du filtre Fij, et cela, en provoquant une diminution automatique de la valeur du pas. D'autre part, la présence des variables COR (j, k) permet de mesurer l'influence réelle des voies de réception autres que la voie i considérée, sur la voie d'émission j.

De façon similaire au cas monovoie décrit plus haut en liaison avec la figure 4, selon une variante de réalisation, le dispositif d'annulation d'écho multivoies représenté à la figure 7, peut comprendre en outre des moyens de calcul, pour chaque voie d'émission j, de N secondes variables de couplage COR2 (j, i), i variant de 1 à N.

Chacune des secondes variables de couplage est caractéristique du couplage acoustique existant entre le signal filtré Y2n (j) de la voie d'émission j considérée et un des N signaux d'entrée X2n (i).

Dans ce mode de réalisation, le pas d'adaptation ujij) d'un filtre d'identification Fij associé à une voie de réception i et à une voie d'émission j, est calculé en fonction des N premières variables COR (j, i) et des N secondes variables de couplage COR2 (j, i).

Dans une implémentation préférée, le pas d'adaptation lin (i, j) pour un filtre Fij associé à une voie de réception i et à une voie d'émission j, est obtenu selon l'équation suivante :

où b, est une constante positive.

On peut aussi combiner un dispositif de traitement d'écho multivoies à gains variables selon l'invention (fig. 6) et un dispositif d'annulation d'écho multivoies selon l'invention (fig. 7), pour en cumuler les avantages.

Dans ce cas, un tel dispositif multivoies (non représenté dans les dessins) comporte, pour chaque couple de voies de réception i et d'émission j, des moyens d'application de gains destinés à appliquer un gain en réception Grn (i) sur le signal d'entrée X2n (i), et un gain en émission Gent) sur le signal filtré Y2n (j).

Les gains Grn (i), Gen (j) sont alors calculés sur la base des N secondes variables de couplage COR2 (j, i) déterminées pour la voie d'émission j, selon le même principe que pour le dispositif décrit plus haut en relation avec la figure 6.

De manière pratique, les différents dispositifs de traitement d'écho selon la présente invention, décrits ci-dessus, peuvent être réalisés, de façon usuelle, en programmant un processeur spécialisé pour le traitement du signal (digital signal processor-DSP). Ils peuvent être également réalisés au moyen de circuits intégrés spécifiques (ASIC) dédiés à ces applications.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ici, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier.