EP1502475B1 - Procede et systeme de representation d un champ acoustique - Google Patents

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EP1502475B1
EP1502475B1 EP03749929A EP03749929A EP1502475B1 EP 1502475 B1 EP1502475 B1 EP 1502475B1 EP 03749929 A EP03749929 A EP 03749929A EP 03749929 A EP03749929 A EP 03749929A EP 1502475 B1 EP1502475 B1 EP 1502475B1
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EP
European Patent Office
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representative
parameters
acquisition
sensors
acquisition means
Prior art date
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EP03749929A
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English (en)
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EP1502475B8 (fr
EP1502475A1 (fr
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Rémy BRUNO
Arnaud Laborie
Sébastian Montoya
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Trinnov Audio
Original Assignee
Individual
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Publication of EP1502475B8 publication Critical patent/EP1502475B8/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response

Definitions

  • the present invention relates to a method and a representation device an acoustic field from signals delivered by means acquisition.
  • the acquisition means are, for example, constituted of a set measuring elements or elementary sensors arranged in specific places of space and exhibiting electro-acoustic characteristics intrinsic acquisition.
  • these systems represent the sound environment by a modeling of virtual sources whose angular distribution around the center theoretically allows to obtain such a sound environment.
  • the acquisition is based on the measurement, in a plan, of representative information of the sound environment to acquire.
  • the object of the invention is to solve this problem by providing a method and a device delivering a representation of the acoustic field substantially independent of the characteristics of the means of acquisition.
  • the invention also relates to a computer program comprising program code instructions for executing the steps of the method, as previously described when said program is executed on a computer.
  • the invention also relates to a mobile support of the type comprising at least one processing processor and a non-volatile memory element, characterized in that said memory comprises a program comprising code instructions for performing the steps of the method as described above when said processor executes said program.
  • the invention also relates to a device for representing a acoustic field connectable to acquisition means formed of one or more elementary sensors delivering measurement signals when exposed acoustic field, characterized in that it comprises a module of measurement signal processing by applying representative encoding filters at least structural characteristics of said acquisition means to these measurement signals to deliver a signal that has a finite number of representative coefficients in time and in all three dimensions of space said acoustic field, said coefficients making it possible to obtain a representation of said acoustic field substantially independent of the characteristics said acquisition means,
  • FIG. 1 there is shown a conventional spherical landmark of to specify the coordinate system referred to in the text.
  • This reference is an orthonormal reference, of origin O and having three axes ( OX ), ( OY ) and ( OZ ).
  • a noted position x is described by means of its spherical coordinates ( r , ⁇ , ⁇ ), where r denotes the distance from the origin O , ⁇ the orientation in the vertical plane and ⁇ the orientation in the horizontal plane.
  • an acoustic field is known if one defines at every point at each instant t the acoustic pressure denoted by p (r, ⁇ , ⁇ , t ), whose Fourier transform is denoted P ( r, ⁇ , ⁇ , f ) where f is the frequency.
  • the method of the invention is based on the use of spatio-temporal functions to describe any acoustic field in the time and in the three dimensions of space.
  • these functions are functions so-called Fourier-Bessel spherical of the first kind, later called Fourier-Bessel functions.
  • the functions of Fourier-Bessel correspond to the solutions of the wave equation and constitute a base that generates all the acoustic fields produced by sources located outside this area.
  • Any three-dimensional acoustic field can therefore be expressed by a linear combination of the Fourier-Bessel functions, according to the expression of the inverse Fourier-Bessel transform which expresses:
  • the Fourier-Bessel coefficients are also expressed in the time domain by the coefficients p l , m ( t ) corresponding to the inverse time Fourier transform of the coefficients P l , m ( f ).
  • the acoustic field is decomposed based on functions, where each of the functions is expressed by a possibly infinite linear combination of Fourier-Bessel functions.
  • FIG. 2 diagrammatically shows acquisition means 1 formed of N elementary sensors 2 1 to 2 N.
  • These elementary sensors are arranged at specific points of the space around a predetermined point 4 designated as the center of the means of acquisition 1.
  • each elementary sensor can be expressed in the space in a spherical coordinate system such as that described with reference to FIG. centered on the center 4 of the acquisition means 1.
  • each sensor 2 n of acquisition means 1 When exposed to an acoustic field P, each sensor 2 n of acquisition means 1 delivers a measurement signal c n which corresponds to the measurement made by this sensor in the acoustic field P.
  • the acquisition means 1 deliver a plurality of signals c 1 to c N which are the measurement signals of the acoustic field P by the acquisition means 1.
  • FIG. 3 shows a general flow chart of the process of the invention.
  • the method starts with a step 10 of entering parameters and a step 20 of calibrating the acquisition means, which make it possible to define a set parameters representative of the structural characteristics and / or electro-acoustic acquisition means 1.
  • Electroacoustic characteristics are dependent on frequency.
  • the input step 10 and the calibration step 20, which is described more in detail with reference to FIG. 4, can be carried out simultaneously or in any order.
  • the method of the invention may comprise only step 10 input.
  • the parameters ⁇ ( f ), L ( f ) and ⁇ ( l k , m k ) ⁇ ( f ) are representative of the optimization strategies making it possible to control the extraction of spatio-temporal information from the acoustic field P from the measurement signals c 1 to c N and are input during the input step 10.
  • the other parameters can be entered during the input step or determined during the calibration step.
  • the method of the invention is realized only with the parameters ⁇ ( f ), L ( f ) and all the parameters. x n or all the parameters B n , l , m ( f ) or a combination of parameters x n and B n , l , m ( f ), so as to have at least one parameter per elementary sensor 2 n .
  • the process comprises a step 30 of determining encoding filters representative of features at least structural and advantageously electro-acoustic acquisition means 1.
  • This step 30 described in more detail with reference to FIG. to take into account all the parameters determined during the input steps 10 and / or calibration.
  • These encoding filters are therefore representative of at least the positional characteristics of the elementary sensors 2 n with respect to the reference point 4 of the acquisition means 1.
  • these filters are also representative of other structural characteristics of the acquisition means 1, such as the orientation of the elementary sensors 2 1 to 2 N or their mutual influences, as well as their electroacoustic acquisition capabilities and especially their background noise, their directivity pattern, their frequency response, ...
  • the encoding filters obtained at the end of step 30 can be stored, so that steps 10, 20 and 30 are repeated only in case of modification of acquisition means 1 or optimization strategies.
  • These encoding filters are applied during a step 40 of processing signals c 1 to c N from the elementary sensors 2 1 to 2 N.
  • This treatment corresponds to a filtering of the signals and to combinations filtered signals.
  • coefficients are so-called Fourier-Bessel coefficients, noted P l , m ( f ) and correspond to a representation of the acoustic field P substantially independent of the characteristics of the acquisition means 1.
  • FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of step 20 of calibration.
  • the calibration step 20 makes it possible to directly determine the coefficients B n , l , m ( f ) representative of the acquisition capacities of the acquisition means 1.
  • This step 20 begins with a sub-step 22 of issuing a specific acoustic field towards the acquisition means 1 and by a substep 24 acquisition of measurement signals by the acquisition means 1 exposed to the acoustic field emitted.
  • the calibration step 20 is implemented using means for generating an acoustic field that comprise only a loudspeaker fixed, assumed punctual and flat frequency response, the speaker and the acquisition means 1 being placed in an anechoic environment.
  • the speaker emits the same acoustic field and the acquisition means 1 are placed in the same position but they are oriented in different and known directions.
  • the speaker is in a position ( r hp / q , ⁇ hp / q , ⁇ hp / q ) different for each generated q field.
  • the acquisition means 1 are thus exposed to an acoustic field q whose Fourier-Bessel coefficients P l , m , q ( f ), in the reference of the acquisition means 1, are known up to a given order, noted L 3 .
  • the measurement signals delivered following the acquisition substep 24 are a finite number of coefficients representative of the acoustic field q generated, as well as acquisition capacities of the acquisition means 1. .
  • the method comprises a modeling sub-step 26 for determining a representation of the Q acoustic fields emitted during the sub-step 22.
  • a modeling matrix P representative of all the known fields Q to which the acquisition means 1 are successively exposed is determined.
  • This matrix P is a matrix of size ( L 3 +1) 2 on Q consisting of the elements P l , m , q ( f ), the indices ( l , m ) denoting the line l 2 + l + m and the index q designating the column q .
  • the matrix P thus has the following form:
  • the acoustic field produced by the loudspeaker is modeled by spherical radiation, thus, in the reference of the acquisition means 1, the coefficients P l , m , q ( f ) of each acoustic field.
  • the coefficients obtained during the substep 26 are then used during a substep 28 to determine parameters representative of structural and / or acoustic characteristics of the acquisition means 1.
  • this substep 28 also uses the modeling matrix P determined during the substep 26.
  • This substep 28 begins with the determination of a matrix C representative of all the signals c n , q ( t ) collected at the output of the N sensors in response to the Q known fields.
  • This matrix C is a matrix of size N on Q consisting of the elements C n , q ( f ), the index n designating the line n and the index q designating the column q .
  • the elements C n , q ( f ) are deduced from the signals c n , q ( t ) by Fourier transform.
  • the matrix C thus has the following form:
  • the matrix C is representative of the acquisition capabilities of the acquisition means 1 and the Q transmitted acoustic fields.
  • the coefficients B n , l , m ( f ) are determined from matrices C and P using conventional generalized matrix inversion methods applied to the relationship between C to P.
  • the coefficients B n, l, m (f) are arranged in a matrix B determined by the following relationship:
  • B CP T ( PP T ) -1
  • B is a matrix of size N over ( L 3 +1) 2 made up of the coefficients B n , l , m ( f ), the index n denoting the line n and the indices ( l , m ) denoting the column l 2 + l + m .
  • the matrix B thus has the following form:
  • the substeps 26 and 28 of the calibration step 20 can be performed in different ways, depending on the parameters to be determined.
  • the substeps 26 and 28 exploit the delays of the waves emitted by the loudspeakers to reach the sensors 2 n .
  • the position of each sensor 2 n is determined using at least three propagation time measurements according to triangulation methods.
  • the substeps 26 and 28 make it possible to determine, from the signals c n , q ( t ), the impulse responses of each sensor 2 n when the loudspeaker emits a given pulse.
  • impulse responses such as MLS (Maximum Lenght Sequence).
  • the calibration step 20 allows the determination of electro-acoustic characteristics of the sensors. It then begins by determining the directivity diagram of each sensor 2 n for each frequency f considered, for example, by determining the frequency response of each sensor 2 n for several directions.
  • This parameter d n ( f ) can be determined using the usual parameter estimation methods, for example by applying a least squares method providing the value of d n ( f ) which minimizes the error between the real directivity and the modeled directivity diagram.
  • the calibration step 20 also makes it possible to determine the parameter ⁇ 2 n ( f ) corresponding to the spectral power density of the background noise of the sensors.
  • the signal delivered by the sensor 2 n is collected in the absence of an acoustic field.
  • the parameter ⁇ 2 n ( f ) is determined by means of power spectral density estimation methods, for example the so-called periodogram method.
  • all or part of the sub-steps 22 to 28 is repeated, for example to allow the determination of several types parameters, some substeps that may be common to the determination different types of parameters.
  • the calibration step 20 can also be carried out by means other than those described such as direct measurements, for example by means of optical measurement means of the position of each elementary sensor 2 n with respect to the center 4 of the sensors. means of acquisition 1.
  • the calibration step 20 can implement a simulation, for example using a computer, of signals representative of the acquisition capabilities of the elementary 2 n sensors.
  • this calibration step 20 makes it possible to determine all or part of the parameters representative of the structural characteristics and / or electro-acoustic acquisition means 1, which are used during step 30 of determining the encoding filters.
  • FIG. 5 shows a flowchart of an embodiment of step 30 of determining the encoding filters.
  • Step 30 comprises a substep 32 for determining a matrix B representative of the acquisition capacities of the acquisition means 1 or sampling matrix.
  • the matrix B is determined from the parameters x n , H n ( f ), d n ( f ), ⁇ n ( f ) and B n , l , m ( f ) and is a matrix of size N on ( L ( f ) +1) 2 consisting of elements B n , l , m ( f ), the index n denoting the line n and the indices ( l , m ) denoting the column l 2 + l + m .
  • the matrix B thus has the following form:
  • Some elements of the matrix B can be directly determined during steps 10 or 20.
  • the matrix B is then completed with elements determined from a modeling of the sensors.
  • each sensor n is modeled by a point sensor placed at the position x n , Having directivity composed of a combination of diagrams omnidirectional and bidirectional proportion d n (f) oriented in the direction ⁇ n (f) and having a frequency response H n (f).
  • Step 30 then comprises a sub-step 34 for determining an intercorrelation matrix A representative of the resemblance between the signals c 1 to c N delivered by the sensors 2 1 to 2 N due to the fact that these sensors 2 1 at 2 N make measurements on the same acoustic field P.
  • the matrix A is determined from the sampling matrix B.
  • the matrix A is determined more precisely by using a matrix B completed to an order L 2 according to the method of the preceding step.
  • the sub-step 34 for determining the intercorrelation matrix A can be considered as an intermediate calculation step and can, as such, be integrated into another sub-step. step of step 30.
  • Step 30 then comprises a substep 36 for determining an encoding matrix E ( f ) representative of the encoding filters for a given frequency.
  • the matrix E ( f ) is determined from the matrices A and B and the parameters L ( f ), ⁇ ( f ), ⁇ ( l k , m k ) ⁇ ( f ) and ⁇ 2 / n ( f ).
  • the matrix E ( f ) is a matrix of size ( L ( f ) +1) 2 on N consisting of elements E l , m , n ( f ), the indices ( l , m ) denoting the line l 2 + l + m and the index n designating the column n.
  • the matrix E ( f ) thus has the following form:
  • the matrix E ( f ) is determined line by line. For each operating frequency f , each line E l , m of index ( l , m ) of the matrix E ( f ) takes the following form: [ E l , m , 1 ( f ) E l , m 2 ( f ) ⁇ E L M n ( f )]
  • B l , m is the column ( l , m ) of the matrix B and ⁇ N is a diagonal matrix of size N on N representative of the background noise of the sensors where the element n of the diagonal is ⁇ 2 / n ( f ).
  • the substeps 32, 34 and 36 for determining the matrices A, B and E ( f ) are repeated for each operating frequency f .
  • the parameters are independent of the frequency and the substeps 32, 34 and 36 are performed once.
  • Sub-step 36 then directly allows the determination of a matrix E independent of the frequency.
  • FD parameters representative of the encoding filters are determined from the matrix E ( f ).
  • Each element E l , m , n ( f ) of the matrix E ( f ) represents the frequency response of an encoding filter.
  • Each encoding filter can be described by the FD parameters in different forms.
  • the step 30 for determining the encoding filters delivers FD parameters describing encoding filters representative of the at least structural and / or electroacoustic capabilities of the acquisition means 1.
  • FIG. 6 shows the detail of an embodiment of step 40 of processing the measurement signals delivered by the means acquisition 1 by applying the encoding filters to these signals and by summation filtered signals.
  • step 40 the coefficients p and l , m ( t ) representative of the acoustic field P are deduced from the signals c 1 to c N originating from the elementary sensors 2 1 to 2 N , by the application of the filters d frequency response encoding E l , m , n ( f ) as follows: where P l , m ( f ) is the Fourier transform of p and l, m ( t ) and C n ( f ) is the Fourier transform of c n ( t ).
  • coefficients p and l , m are a finite number of coefficients representative in time and in the three dimensions of the space of the acoustic field and constitute a faithful representation of this acoustic field.
  • the invention makes it possible to faithfully represent a acoustic field by a representation substantially independent of the characteristics acquisition means in the form of Fourier-Bessel coefficients.
  • the method of the invention can be implemented using only the knowledge of the parameters.
  • x n representative of the position of the sensors 2 n with respect to the center 4 of the acquisition means 1 and the parameters ⁇ and L relating to the optimization strategy.
  • the matrices A and B are calculated simultaneously or sequentially in any order during the substeps 32 and 34.
  • the elements A n 1 , n 2 ( f ) of the matrix A are determined with a better precision by the relation: where L 2 is the order in which the determination of the matrix A is conducted and is an integer greater than L. Plus L 2 will be chosen large, plus the calculation of the A n 1 , n 2 ( f ) will be precise but long.
  • the substeps 32, 34 and 36 for determining the matrices A and B then E are repeated for all the operating frequencies f .
  • Each element E l , m , n ( f ) corresponds to an encoding filter that integrates the spatial distribution of the sensors 2 n as well as the optimization strategy.
  • the signals c 1 to c N coming from the sensors 2 1 to 2 N are filtered using the encoding filters described by the parameters FD.
  • Each coefficient p and l , m ( t ) delivered is deduced from the signals c 1 to c N by the application of the filters as follows: where P and l , m ( f ) is the Fourier transform of p and l , m ( t ) and C n ( f ) is the Fourier transform of c n ( t ).
  • the coefficients p and l , m ( t ) are determined by means of filtering methods in the frequency domain, such as block convolution techniques.
  • the representation of the acoustic field therefore takes into account the position selected sensors and optimization parameters and constitutes an estimate faithful of the acoustic field.
  • FIG. 7 shows a block diagram of a device adapted for the implementation of the method of the invention.
  • a device 50 for representing the acoustic field P is connected to the acquisition means 1 as described with reference to FIG. 2.
  • the device 50 or encoding device is also connected as input to means 60 for determining the parameters representative of the characteristics structural and / or electro-acoustic acquisition means 1.
  • These means 60 comprise, in particular, means 62 for inputting parameters and calibration means 64 which are adapted to implement respectively the steps 10 and 20 of the method of the invention as described previously.
  • the encoding device 50 receives, determination means 60 parameters, a plurality of parameters representative of the characteristics acquisition means 1 distributed between a signal CL defining the characteristics structures and a signal CP of parameterization of the structural characteristics and / or electro-acoustic.
  • the device also receives parameters relating to the strategies of representation in an OS optimization signal.
  • this device 50 comprises means 51 for shaping the input signals adapted to deliver from the signals c 1 to c N , a correspondingly shaped signal SI.
  • the means 51 comprise analog-digital converters, amplifiers or filtering systems.
  • the device 50 furthermore comprises means 52 for determining the encoding filters which comprise a module 55 for calculating the sampling matrix B , a module 56 for calculating the matrix A for intercorrelation, which are both connected to a module 57 for calculating the matrix E ( f ) encoding.
  • This encoding matrix E ( f ) is used by a coding filter determining module 58 which delivers a signal S FD which contains the parameters FD representative of the encoding filters.
  • This signal S FD is used by a processing module 59 which applies the encoding filters to the signal S1 in order to deliver an IF signal FB which comprises the Fourier-Bessel coefficients representative of the acoustic field P.
  • the device 50 comprises a non-volatile memory in which are stored the parameters which constitute the signal S FD which have been determined beforehand.
  • the acquisition means 1 are tested and calibrated by their manufacturer in order to directly supply a memory comprising all the parameters of the signal S FD that should be integrated into an encoding device in order to realize the acquisition of the acoustic field P and to deliver a faithful representation of the latter.
  • this memory comprises only the matrices B and possibly A and the device 50 comprises means for inputting the parameters constituting the optimization signal OS in order to implement the determination of the matrix E ( f ) d. encoding and determination of FD parameters representative of the encoding filters.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de représentation d'un champ acoustique à partir de signaux délivrés par des moyens d'acquisition.
Les procédés et systèmes d'acquisition et de représentation d'environnements sonores existants utilisent des modélisations basées sur des moyens d'acquisition physiquement irréalisables, notamment en ce qui concerne les caractéristiques électro-acoustiques et/ou structurelles de ces moyens d'acquisition.
Les moyens d'acquisition sont, par exemple, constitués d'un ensemble d'éléments de mesure ou capteurs élémentaires disposés en des endroits spécifiques de l'espace et présentant des caractéristiques électro-acoustiques d'acquisition intrinsèques.
Les systèmes existants sont limités par les caractéristiques structurelles des moyens d'acquisition, telles que la disposition physique des capteurs élémentaires ainsi que par leurs caractéristiques électro-acoustiques, et délivrent des représentations dégradées de l'environnement sonore à acquérir.
Par exemple, les systèmes regroupés sous le terme « Ambisonic » ne considèrent que les directions de provenance des sons par rapport au centre des moyens d'acquisition formés d'une pluralité de capteurs élémentaires, ce qui conduit à assimiler les moyens d'acquisition à un microphone ponctuel.
Cependant, l'impossibilité de positionner l'ensemble des capteurs élémentaires en un même point limite les performances de ces systèmes.
En outre ces systèmes représentent l'environnement sonore par une modélisation de sources virtuelles dont la distribution angulaire autour du centre permet théoriquement l'obtention d'un tel environnement sonore.
Cependant, l'absence de disponibilité de capteurs élémentaires de caractéristiques de directivité élevées restreint ces systèmes à un niveau de précision de représentation couramment appelé ordre un sur une base mathématique dite base des harmoniques sphériques.
Dans d'autres systèmes, tels que celui mettant en oeuvre le procédé et le dispositif d'acquisition décrits dans la demande de brevet WO-01-58209, l'acquisition est basée sur la mesure, dans un plan, d'informations représentatives de l'environnement sonore à acquérir.
Cependant, ces systèmes utilisent des modélisations basées sur des capteurs élémentaires parfaits disposés nécessairement sur un cercle et aboutissent à une amplification importante des bruits de fond des capteurs.
Ces systèmes nécessitent donc des capteurs dont le bruit de fond intrinsèque est extrêmement faible, et sont donc irréalisables en pratique.
En outre, dans ces systèmes, l'environnement sonore est décrit uniquement par une modélisation bidimensionnelle, ce qui correspond à une approximation importante et réductrice des caractéristiques sonores réelles.
Il apparaít donc que les représentations faites des environnements sonores par les systèmes existants sont incomplètes et dégradées et qu'aucun système ne permet d'en obtenir une représentation fidèle.
Le but de l'invention est de résoudre ce problème en fournissant un procédé et un dispositif délivrant une représentation du champ acoustique sensiblement indépendante des caractéristiques des moyens d'acquisition.
La présente invention a pour objet un procédé de représentation d'un champ acoustique comprenant une étape d'acquisition de signaux de mesure délivrés par des moyens d'acquisition formés d'un ou de plusieurs capteurs élémentaires exposés audit champ acoustique, caractérisé en ce qu'il comporte :
  • une étape de détermination de filtres d'encodage représentatifs de caractéristiques au moins structurelles desdits moyens d'acquisition ; et
  • une étape de traitement desdits signaux de mesure par l'application desdits filtres d'encodage à ces signaux pour déterminer un nombre fini de coefficients représentatifs dans le temps et dans les trois dimensions de l'espace dudit champ acoustique, lesdits coefficients permettant d'obtenir une représentation dudit champ acoustique sensiblement indépendante des caractéristiques desdits moyens d'acquisition.
Suivant d'autres caractéristiques :
  • lesdites caractéristiques structurelles comportent au moins des caractéristiques de position desdits capteurs élémentaires par rapport à un point de référence prédéterminé desdits moyens d'acquisition ;
  • lesdits filtres d'encodage sont en outre représentatifs de caractéristiques électro-acoustiques desdits moyens d'acquisition ;
  • lesdites caractéristiques électro-acoustiques comportent au moins des caractéristiques liées aux capacités électro-acoustiques d'acquisition intrinsèques desdits capteurs élémentaires ;
  • lesdits coefficients permettant d'obtenir une représentation du champ acoustique sont des coefficients dits de Fourier-Bessel et/ou des combinaisons linéaires de coefficients de Fourier-Bessel ;
  • ladite étape de détermination des filtres d'encodage comprend :
    • une sous-étape de détermination d'une matrice d'échantillonnage représentative des capacités d'acquisition desdits moyens d'acquisition ;
    • une sous-étape de détermination d'une matrice d'intercorrélation représentative de la ressemblance entre lesdits signaux de mesure délivrés par les capteurs élémentaires formant lesdits moyens d'acquisition ; et
    • une sous-étape de détermination d'une matrice d'encodage à partir de ladite matrice d'échantillonnage, de ladite matrice d'intercorrélation, et d'un paramètre représentatif d'un compromis souhaité entre la fidélité de représentation du champ acoustique et la minimisation du bruit de fond induit par les moyens d'acquisition, laquelle matrice est représentative desdits filtres d'encodage ;
  • lesdites sous-étapes de détermination des matrices sont réalisées pour un nombre fini de fréquences de fonctionnement ;
  • ladite étape de détermination de la matrice d'échantillonnage est réalisée, pour chacun desdits capteurs élémentaires formant lesdits moyens d'acquisition, à partir :
    • de paramètres représentatifs de la position dudit capteur par rapport au centre desdits moyens d'acquisition ; et/ou
    • d'un nombre fini de coefficients représentatifs des capacités d'acquisition dudit capteur ;
  • ladite étape de détermination de la matrice d'échantillonnage est réalisée en outre à partir au moins d'un des paramètres parmi :
    • des paramètres représentatifs des réponses en fréquence de tout ou partie des capteurs ;
    • des paramètres représentatifs des diagrammes de directivité de tout ou partie des capteurs ;
    • des paramètres représentatifs des orientations de tout ou partie des capteurs, à savoir de leur direction de sensibilité maximale ;
    • des paramètres représentatifs des densités spectrales de puissance du bruit de fond de tout ou partie des capteurs ;
    • d'un paramètre spécifiant l'ordre auquel est conduite la représentation ; et
    • d'un paramètre représentatif d'une liste de coefficients dont on exige que la puissance soit égale à la puissance du coefficient correspondant dans le champ acoustique à représenter ;
  • il comporte une étape de calibrage permettant de délivrer tout ou partie des paramètres utilisés dans ladite étape de détermination des filtres d'encodage ;
  • ladite étape de calibrage comporte, pour au moins l'un desdits capteurs élémentaires formant lesdits moyens d'acquisition :
    • une sous-étape d'acquisition de signaux représentatifs des capacités d'acquisition dudit au moins un capteur ; et
    • une sous-étape de détermination de paramètres représentatifs de caractéristiques électro-acoustiques et/ou structurelles dudit au moins un capteur ;
  • ladite étape de calibrage comporte en outre :
    • une sous-étape d'émission d'un champ acoustique spécifique vers ledit au moins un capteur, ladite sous-étape d'acquisition correspondant à l'acquisition des signaux délivrés par ce capteur lorsque exposé audit champ acoustique spécifique ; et
    • une sous-étape de modélisation dudit champ acoustique spécifique en un nombre fini de coefficients afin de permettre la réalisation de ladite sous-étape de détermination de paramètres représentatifs de caractéristiques électro-acoustiques et/ou structurelles du capteur ;
  • ladite étape de calibrage comporte une sous-étape de réception d'un nombre fini de signaux représentatifs des caractéristiques électro-acoustiques et structurelles desdits capteurs formant lesdits moyens d'acquisition, lesquels signaux sont directement utilisés lors de ladite sous-étape de détermination des caractéristiques électro-acoustiques et/ou structurelles desdits moyens d'acquisition ; et
  • il comporte une étape de saisie permettant de déterminer tout ou partie des paramètres utilisés lors de ladite étape de détermination des filtres d'encodage.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé, tel que décrit précédemment lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
L'invention concerne également un support mobile du type comportant au moins un processeur de traitement et un élément de mémoire non volatile, caractérisé en ce que ladite mémoire comprend un programme comportant des instructions de code pour l'exécution des étapes du procédé tel que décrit précédemment lorsque ledit processeur exécute ledit programme.
L'invention concerne également un dispositif de représentation d'un champ acoustique connectable à des moyens d'acquisition formés d'un ou plusieurs capteurs élémentaires délivrant des signaux de mesure lorsqu'ils sont exposés audit champ acoustique, caractérisé en ce qu'il comporte un module de traitement des signaux de mesure par l'application de filtres d'encodage représentatifs de caractéristiques au moins structurelles desdits moyens d'acquisition à ces signaux de mesure pour délivrer un signal qui comporte un nombre fini de coefficients représentatifs dans le temps et dans les trois dimensions de l'espace dudit champ acoustique, lesdits coefficients permettant d'obtenir une représentation dudit champ acoustique sensiblement indépendante des caractéristiques desdits moyens d'acquisition,
Selon d'autres caractéristiques du dispositif de l'invention :
  • lesdits filtres d'encodage sont en outre représentatifs de caractéristiques électro-acoustiques desdits moyens d'acquisition ;
  • il comporte en outre des moyens de détermination desdits filtres d'encodage représentatifs de caractéristiques structurelles et/ou électro-acoustiques desdits moyens d'acquisition ;
  • lesdits moyens de détermination de filtres d'encodage reçoivent en entrée au moins l'un des paramètres parmi les paramètres suivants :
    • des paramètres représentatifs des positions par rapport au centre desdits moyens d'acquisition de tout ou partie des capteurs ;
    • un nombre fini de coefficients représentatifs des capacités d'acquisition de tout ou partie des capteurs ;
    • des paramètres représentatifs des réponses en fréquence de tout ou partie des capteurs ;
    • des paramètres représentatifs des diagrammes de directivité de tout ou partie des capteurs ;
    • des paramètres représentatifs des orientations de tout ou partie des capteurs, à savoir de leur direction de sensibilité maximale ;
    • des paramètres représentatifs des densités spectrales de puissance du bruit de fond de tout ou partie des capteurs ;
    • un paramètre représentatif du compromis souhaité entre la fidélité de représentation du champ acoustique et la minimisation du bruit de fond induit par les moyens d'acquisition ;
    • un paramètre spécifiant l'ordre auquel est conduit l'encodage ; et
    • un paramètre représentatif d'une liste de coefficients dont on exige que la puissance soit égale à la puissance du coefficient correspondant dans le champ acoustique à représenter ;
  • il est associé à des moyens de détermination de tout ou partie des paramètres reçus par lesdits moyens de détermination des filtres d'encodage, lesdits moyens comportant au moins l'un des éléments suivants :
    • des moyens de saisie des paramètres ; et/ou
    • des moyens de calibrage ;
  • il est associé à des moyens de mise en forme desdits signaux de mesure afin de délivrer un signal mis en forme correspondant.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
  • la Fig.1 est une représentation d'un repère sphérique ;
  • la Fig.2 est un schéma représentatif de moyens d'acquisition utilisés ;
  • la Fig.3 est un organigramme général du procédé de l'invention :
  • la Fig.4 est un organigramme du détail d'un mode de réalisation de l'étape de calibrage du procédé de l'invention ;
  • la Fig.5 est un organigramme du détail d'un mode de réalisation de l'étape de détermination des filtres d'encodage du procédé de l'invention ;
  • la Fig.6 est un schéma du détail d'un mode de réalisation de l'étape d'application des filtres d'encodage ; et
  • la Fig.7 est un schéma synoptique d'un dispositif adapté pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté un repère sphérique classique, de manière à préciser le système de coordonnées auquel il est fait référence dans le texte.
Ce repère est un repère orthonormal, d'origine O et comportant trois axes (OX), (OY) et (OZ).
Dans ce repère, une position notée x est décrite au moyen de ses coordonnées sphériques (r,,), où r désigne la distance par rapport à l'origine O,  l'orientation dans le plan vertical et  l'orientation dans le plan horizontal.
Dans un tel repère, un champ acoustique est connu si l'on définit en tout point à chaque instant t la pression acoustique notée p(r, ,,t), dont la transformée de Fourier est notée P(r, ,,f) où f désigne la fréquence.
Le procédé de l'invention se base sur l'utilisation de fonctions spatio-temporelles permettant de décrire un champ acoustique quelconque dans le temps et dans les trois dimensions de l'espace.
Dans les modes de réalisation décrits, ces fonctions sont des fonctions dites de Fourier-Bessel sphériques de première espèce, appelées par la suite fonctions de Fourier-Bessel.
Dans une zone vide de sources et vide d'obstacles, les fonctions de Fourier-Bessel correspondent aux solutions de l'équation des ondes et constituent une base qui engendre tous les champs acoustiques produits par des sources situées à l'extérieur de cette zone.
Tout champ acoustique tridimensionnel peut donc s'exprimer par une combinaison linéaire des fonctions de Fourier-Bessel, selon l'expression de la transformée de Fourier-Bessel inverse qui s'exprime :
Figure 00070001
Dans cette équation, les termes P l,m (f) sont définis comme les coefficients de Fourier-Bessel du champ p(r,,,t), k= 2πf / c, c est la célérité du son dans l'air (340 ms-1), j l (kr) est la fonction de Bessel sphérique de première espèce d'ordre l définie par j l (x)= π2x J l+1/2(x) où J ν(x) est la fonction de Bessel de première espèce d'ordre v, et y m / l(,) est l'harmonique sphérique réelle d'ordre l et de terme m, avec m allant de -l à l, définie par : y m l (,) = P |m| l (cos)trg m ()    avec :
Figure 00080001
Dans cette équation, les P m / l(x) sont les fonctions de Legendre associées définies par : P m l (x) = 2 l+12 (l-m)!(l+m)! (1-x 2) m/2 d m dx m P l (x)    avec P l (x) les polynômes de Legendre, définis par : P l (x) = 1 dl 2 l l!dx l (x 2 - 1) l
Les coefficients de Fourier-Bessel s'expriment aussi dans le domaine temporel par les coefficients p l,m (t) correspondant à la transformée de Fourier temporelle inverse des coefficients P l,m (f).
Dans d'autres modes de réalisation, le champ acoustique est décomposé sur une base de fonctions, où chacune des fonctions s'exprime par une combinaison linéaire éventuellement infinie de fonctions de Fourier-Bessel.
Sur la figure 2, on a représenté schématiquement des moyens d'acquisition 1 formés de N capteurs élémentaires 21 à 2 N .
Ces capteurs élémentaires sont disposés en des points spécifiques de l'espace autour d'un point 4 prédéterminé désigné comme le centre des moyens d'acquisition 1.
Ainsi, la position de chaque capteur élémentaire peut s'exprimer dans l'espace dans un repère sphérique tel que celui décrit en référence à la figure 1, centré sur le centre 4 des moyens d'acquisition 1.
Lorsqu'il est exposé à un champ acoustique P, chaque capteur 2 n des moyens d'acquisition 1 délivre un signal de mesure c n qui correspond à la mesure faite par ce capteur dans le champ acoustique P.
Ainsi, les moyens d'acquisition 1 délivrent une pluralité de signaux c1 à c N qui sont les signaux de mesure du champ acoustique P par les moyens d'acquisition 1.
Ces signaux de mesure c1 à c N délivrés par les moyens d'acquisition 1 sont donc directement liés aux capacités d'acquisition des capteurs élémentaires 21 à 2 N .
Sur la figure 3, on a représenté un organigramme général du procédé de l'invention.
Le procédé débute par une étape 10 de saisie de paramètres et une étape 20 de calibrage des moyens d'acquisition, qui permettent de définir un ensemble de paramètres représentatifs des caractéristiques structurelles et/ou électro-acoustiques des moyens d'acquisition 1.
Certains paramètres et notamment des paramètres représentatifs de caractéristiques électro-acoustiques sont dépendants de la fréquence.
L'étape 10 de saisie et l'étape 20 de calibrage, laquelle est décrite plus en détail en référence à la figure 4, peuvent être réalisées simultanément ou dans un ordre quelconque.
De même, le procédé de l'invention peut ne comporter que l'étape 10 de saisie.
Les étapes 10 de saisie et 20 de calibrage permettent de déterminer, pour un ou plusieurs capteurs, tout ou partie des paramètres suivants :
  • des paramètres x n représentatifs de la position du capteur 2 n par rapport au centre 4 des moyens d'acquisition 1, qui s'écrivent en coordonnées sphériques (r n , n , n );
  • des paramètres d n (f) représentatifs du diagramme de directivité du capteur 2 n qui peut prendre toutes les valeurs entre 0 et 1 et permet de décrire la directivité du capteur 2 n par une combinaison de diagrammes omnidirectionnels et de diagrammes bidirectionnels :
  • si d n (f) = 0, le capteur est omnidirectionnel
  • si d n (f) = ½, le capteur est cardioïde
  • si d n (f) = 1, le capteur est bidirectionnel ;
  • des paramètres α n (f) représentatifs de l'orientation du capteur 2 n c'est-à-dire de sa direction de sensibilité maximale qui est donnée par le couple d'angles ( α / n, α / n)(f) ;
  • des paramètres H n (f) représentatifs de la réponse en fréquence du capteur 2 n correspondant, pour chaque fréquence f, à la sensibilité du capteur 2 n dans la direction α n (f) ;
  • des paramètres σ2 n (f) représentatifs de la densité spectrale de puissance du bruit de fond du capteur 2 n ;
  • des paramètres B n,l,m (f) représentatifs des capacités d'acquisition du capteur 2 n , c'est-à-dire de la façon dont le capteur 2 n prélève des informations sur le champ acoustique P. Ainsi chaque B n,l,m (f) est représentatif des capacités d'acquisition d'un capteur et notamment de sa position dans l'espace et l'ensemble des B n,l,m (f) est représentatif de l'échantillonnage du champ acoustique P réalisé par les moyens d'acquisition 1 ;
  • un paramètre µ(f) spécifiant un compromis entre la fidélité de représentation du champ acoustique P et la minimisation du bruit de fond apporté par les capteurs 21 à 2 N et pouvant prendre toutes les valeurs entre 0 et 1 :
    • si µ(f) = 0, le bruit de fond est minimal ;
    • si µ(f) = 1, la qualité spatiale est maximale ;
  • un paramètre L(f) spécifiant l'ordre auquel est conduite la représentation ; et
  • un paramètre {(l k ,m k )}(f) représentatif d'une liste de coefficients dont on exige que la puissance soit égale à la puissance du coefficient correspondant dans le champ acoustique à représenter.
Dans des modes de réalisation simplifiés, tout ou partie des paramètres décrits est considéré comme indépendant de la fréquence.
Les paramètres µ(f), L(f) et {(l k ,m k )}(f) sont représentatifs des stratégies d'optimisation permettant de maítriser l'extraction d'informations spatio-temporelles du champ acoustique P à partir des signaux de mesure c1 à c N et sont saisis lors de l'étape 10 de saisie. Les autres paramètres peuvent être saisis lors de l'étape 10 de saisie ou déterminés lors de l'étape 20 de calibrage.
Dans des modes de réalisation simplifiés, le procédé de l'invention est réalisé uniquement avec les paramètres µ(f), L(f) et l'ensemble des paramètres x n ou l'ensemble des paramètres B n,l,m (f) ou une combinaison de paramètres x n et B n,l,m (f), de manière à disposer d'au moins un paramètre par capteur élémentaire 2 n .
Bien entendu, tout ou partie des paramètres utilisés peut être délivré par des mémoires ou des dispositifs dédiés, ces techniques étant assimilables à l'étape 10 de saisie directe par un opérateur telle que décrite.
A l'issue des étapes 10 de saisie et/ou 20 de calibrage, le procédé comporte une étape 30 de détermination de filtres d'encodage représentatifs des caractéristiques au moins structurelles et avantageusement électro-acoustiques des moyens d'acquisition 1.
Cette étape 30, décrite plus en détail en référence à la figure 5, permet de prendre en compte tous les paramètres déterminés lors des étapes 10 de saisie et/ou 20 de calibrage.
Ces filtres d'encodage sont donc représentatifs au moins des caractéristiques de position des capteurs élémentaires 2 n par rapport au point de référence 4 des moyens d'acquisition 1.
Avantageusement, ces filtres sont également représentatifs d'autres caractéristiques structurelles des moyens d'acquisition 1, telles que l'orientation des capteurs élémentaires 21 à 2 N ou leurs influences mutuelles, ainsi que leurs capacités électro-acoustiques d'acquisition et notamment leur bruit de fond, leur diagramme de directivité, leur réponse en fréquence, ...
Les filtres d'encodage obtenus à l'issue de l'étape 30 peuvent être mémorisés, de sorte que les étapes 10, 20 et 30 ne sont répétées qu'en cas de modification des moyens d'acquisition 1 ou des stratégies d'optimisation.
Ces filtres d'encodage sont appliqués lors d'une étape 40 de traitement des signaux c1 à c N issus des capteurs élémentaires 21 à 2 N .
Ce traitement correspond à un filtrage des signaux et à des combinaisons des signaux filtrés.
A l'issue de cette étape 40 de traitement des signaux de mesure par l'application des filtres d'encodage à ces signaux, un nombre fini de coefficients représentatifs dans le temps et dans les trois dimensions de l'espace du champ acoustique P est délivré.
Ces coefficients sont des coefficients dits de Fourier-Bessel, notés P l,m (f) et correspondent à une représentation du champ acoustique P sensiblement indépendante des caractéristiques des moyens d'acquisition 1.
Il apparaít donc que grâce au procédé de l'invention, on obtient une représentation fidèle du champ acoustique dont on transcrit des caractéristiques temporelles et spatiales quels que soient les moyens d'acquisition utilisés.
Sur la figure 4, on a représenté un organigramme d'un mode de réalisation de l'étape 20 de calibrage.
Dans ce mode de réalisation, l'étape 20 de calibrage permet de déterminer directement les coefficients B n,l,m (f) représentatifs des capacités d'acquisition des moyens d'acquisition 1.
Cette étape 20 commence par une sous-étape 22 d'émission d'un champ acoustique spécifique vers les moyens d'acquisition 1 et par une sous-étape 24 d'acquisition de signaux de mesure par les moyens d'acquisition 1 exposés au champ acoustique émis.
Ces sous-étapes 22 et 24 sont répétées pour une pluralité Q de champs spécifiques différents et requièrent des moyens de génération de champs acoustiques spécifiques et des moyens de déplacement et/ou de rotation des moyens d'acquisition 1.
Par exemple, l'étape 20 de calibrage est mise en oeuvre à l'aide de moyens de génération d'un champ acoustique qui ne comportent qu'un haut-parleur fixe, supposé ponctuel et de réponse en fréquence plate, le haut-parleur et les moyens d'acquisition 1 étant placés dans un environnement anéchoïque.
A chaque sous-étape 22 de génération, le haut-parleur émet le même champ acoustique et les moyens d'acquisition 1 sont placés à la même position mais ils sont orientés selon des directions différentes et connues.
Bien entendu, il est également possible de déplacer le haut-parleur.
Ainsi, dans le repère des moyens d'acquisition 1, le haut-parleur est dans une position (r hp / q, hp / q , hp / q) différente pour chaque champ q généré.
Les moyens d'acquisition 1 sont ainsi exposés à un champ acoustique q dont les coefficients de Fourier-Bessel P l,m,q (f), dans le repère des moyens d'acquisition 1, sont connus jusqu'à un ordre donné, noté L 3.
Dans le mode de réalisation décrit, les signaux de mesure délivrés à la suite de la sous-étape 24 d'acquisition sont un nombre fini de coefficients représentatifs du champ acoustique q généré, ainsi que des capacités d'acquisition des moyens d'acquisition 1.
Les paramètres L 3 et Q sont choisis pour respecter la condition : Q ≥ (L 3+1)2
Avantageusement, par la suite, lé procédé comporte une sous-étape 26 de modélisation permettant de déterminer une représentation des Q champs acoustiques émis lors de la sous-étape 22.
Ainsi, au cours de la sous-étape 26, une matrice P de modélisation représentative de l'ensemble des Q champs connus auxquels sont successivement exposés les moyens d'acquisition 1 est déterminée. Cette matrice P est une matrice de taille (L 3+1)2 sur Q constituée des éléments P l,m,q (f), les indices (l,m) désignant la ligne l 2 +l+m et l'indice q désignant la colonne q. La matrice P a donc la forme suivante :
Figure 00130001
Dans le mode de réalisation décrit, le champ acoustique produit par le haut-parleur est modélisé par un rayonnement sphérique, ainsi, dans le repère des moyens d'acquisition 1, les coefficients P l,m,q (f) de chaque champ acoustique q ainsi généré sont connus, grâce à la relation : P l,m,q (f) = 1 r hp q e - j2πrhp q f c ξl(r hp q , f)y m l ( hp q ,  hp q )    avec
Figure 00130002
Les coefficients obtenus lors de la sous-étape 26 sont ensuite utilisés lors d'une sous-étape 28 afin de déterminer des paramètres représentatifs de caractéristiques structurelles et/ou acoustiques des moyens d'acquisition 1.
Dans le mode de réalisation décrit, cette sous-étape 28 utilise également la matrice P de modélisation déterminée lors de la sous-étape 26.
Cette sous-étape 28 débute par la détermination d'une matrice C représentative de l'ensemble des signaux c n,q (t) recueillis en sortie des N capteurs en réponse aux Q champs connus. Cette matrice C est une matrice de taille N sur Q constituée des éléments C n,q (f), l'indice n désignant la ligne n et l'indice q désignant la colonne q. Les éléments C n,q (f) se déduisent des signaux c n,q (t) par transformée de Fourier. La matrice C a donc la forme suivante :
Figure 00140001
La matrice C est représentative des capacités d'acquisition des moyens d'acquisition 1 et des Q champs acoustiques émis.
Dans le mode de réalisation décrit, au cours dé la sous-étape 28, les coefficients B n,l,m (f) sont déterminés à partir des matrices C et P en utilisant des méthodes classiques d'inversion matricielle généralisée, appliquées à la relation qui lie C à P. Par exemple, les coefficients B n,l,m (f) sont placés dans une matrice B déterminée par la relation suivante : B = C P T (P P T )-1     B est une matrice de taille N sur (L 3+1)2 constituée des coefficients B n,l,m (f), l'indice n désignant la ligne n et les indices (l,m) désignant la colonne l 2+l+m. La matrice B a donc la forme suivante :
Figure 00140002
Ces sous-étapes 26 et 28 sont réalisées pour chaque fréquence de fonctionnement et les coefficients ainsi déterminés constituent directement les paramètres représentatifs des capacités d'acquisition des moyens d'acquisition 1.
Les sous-étapes 26 et 28 de l'étape 20 de calibrage peuvent être réalisées de différentes manières, en fonction des paramètres devant être déterminés.
Par exemple, dans le cas où l'étape 20 de calibrage permet de déterminer la position x n de chaque capteur 2 n , les sous-étapes 26 et 28 exploitent les temps de propagation des ondes émises par les haut-parleurs pour atteindre les capteurs 2 n . La position de chaque capteur 2 n est déterminée à l'aide d'au moins trois mesures de temps de propagation selon des méthodes de triangulation.
Dans un autre cas, les sous-étapes 26 et 28 permettent de déterminer, à partir des signaux c n,q (t), les réponses impulsionnelles de chaque capteur 2 n lorsque le haut-parleur émet une impulsion donnée.
Par exemple, on utilise dans ce cas les techniques usuelles de détermination de réponses impulsionnelles, telles que MLS (en anglais : Maximum Lenght Sequence).
Avantageusement, l'étape 20 de calibrage permet la détermination de caractéristiques électro-acoustiques des capteurs. Elle débute alors par la détermination du diagramme de directivité de chaque capteur 2 n pour chaque fréquence f considérée, par exemple, en déterminant la réponse en fréquence de chaque capteur 2 n pour plusieurs directions.
Dans un second temps, tout ou partie des paramètres suivants est déterminé :
  • des paramètres α n (f) représentatifs de l'orientation de chaque capteur 2 n , c'est-à-dire de sa direction de sensibilité maximale donnée par les angles ( α / n , α / n )(f) pour lesquels le diagramme de directivité admet un maximum à la fréquence courante f;
  • des paramètres H n (f) représentatifs de la réponse en fréquence de chaque capteur 2 n dans la direction de sensibilité maximale qui correspond donc à la valeur du diagramme de directivité pour la direction ( α / n ,  α / n )(f) ; et
  • des paramètres d n (f) représentatifs du diagramme de directivité de chaque capteur qui permet de décrire la directivité de chaque capteur par un modèle constitué d'une combinaison de diagrammes omnidirectionnels et de diagrammes bidirectionnels orientés selon la direction α n (f), à l'aide du modèle de directivité suivant : 1 - d n (f) + d n (f) cos(α n (f).(,))
   où α n (f).(,) désigne le produit scalaire entre les directions α n (f) et (,).
Ce paramètre d n (f) peut être déterminé à l'aide des méthodes usuelles d'estimation de paramètres, par exemple en appliquant une méthode aux moindres carrés fournissant la valeur de d n (f) qui minimise l'erreur entre le diagramme de directivité réel et le diagramme de directivité modélisé.
Avantageusement, l'étape 20 de calibrage permet également de déterminer le paramètre σ2 n (f) correspondant à la densité spectrale de puissance du bruit de fond des capteurs. Ainsi, au cours de cette étape 20, on recueille le signal délivré par le capteur 2 n en l'absence de champ acoustique. Le paramètre σ2 n (f) est déterminé au moyen de méthodes d'estimation de densité spectrale de puissance, par exemple la méthode dite du périodogramme.
En fonction des modes de réalisation, tout ou partie des sous-étapes 22 à 28 est répété, par exemple pour permettre la détermination de plusieurs types de paramètres, certaines sous-étapes pouvant être communes à la détermination de différents types de paramètres.
L'étape 20 de calibrage peut également être réalisée par d'autres moyens que ceux décrits tels que des mesures directes, par exemple à l'aide de moyens de mesure optiques de la position de chaque capteur élémentaire 2 n par rapport au centre 4 des moyens d'acquisition 1.
En outre, l'étape 20 de calibrage peut mettre en oeuvre une simulation, par exemple à l'aide d'un ordinateur, de signaux représentatifs des capacités d'acquisition des capteurs 2 n élémentaires.
Il apparaít donc que cette étape 20 de calibrage permet de déterminer tout ou partie des paramètres représentatifs des caractéristiques structurelles et/ou électro-acoustiques des moyens d'acquisition 1, qui sont utilisés lors de l'étape 30 de détermination des filtres d'encodage.
Sur la figure 5, on a représenté un organigramme d'un mode de réalisation de l'étape 30 de détermination des filtres d'encodage.
L'étape 30 comporte une sous-étape 32 de détermination d'une matrice B représentative des capacités d'acquisition des moyens d'acquisition 1 ou matrice d'échantillonnage.
Dans le mode de réalisation décrit, la matrice B est déterminée à partir des paramètres x n , H n (f), d n (f), α n (f) et B n,l,m (f) et est une matrice de taille N sur (L(f)+1)2 constituée d'éléments B n,l,m (f), l'indice n désignant la ligne n et les indices (l,m) désignant la colonne l 2+l+m. La matrice B a donc la forme suivante :
Figure 00170001
Certains éléments de la matrice B peuvent être directement déterminés lors des étapes 10 ou 20. La matrice B est ensuite complétée avec des éléments déterminés à partir d'une modélisation des capteurs.
Dans ce mode de réalisation, chaque capteur n est modélisé par un capteur ponctuel placé à la position x n , présentant une directivité composée d'une combinaison de diagrammes omnidirectionnels et bidirectionnels de proportion d n (f), orienté dans la direction α n (f) et possédant une réponse en fréquence H n (f).
Les éléments B n,l,m (f) complémentaires sont alors déterminés selon la relation :
Figure 00170002
   où : j* l (kr n ) = l j l-1(kr n ) - (l+1) j l+1(kr n ) 2l+1
Figure 00170003
   et où : u r =sin n sinα n (f)cos( n -α n (f)) + cos n cosα n (f) u =cos n sinα n (f)cos( n -α n (f)) - sin n cosα n (f) u =sinα n (f)sin(α n (f)- n )
Dans le cas où les capteurs sont orientés radialement, la relation admet une expression plus simple :
Figure 00170004
L'étape 30 comporte ensuite une sous-étape 34 de détermination d'une matrice A d'intercorrélation représentative de la ressemblance entre les signaux c1 à c N délivrés par les capteurs 21 à 2 N due au fait que ces capteurs 21 à 2 N réalisent des mesures sur un même champ acoustique P. La matrice A est déterminée à partir de la matrice B d'échantillonnage. A est une matrice de taille N sur N obtenue au moyen de la relation : A = B B T
Avantageusement, la matrice A est déterminée plus précisément en utilisant une matrice B complétée jusqu'à un ordre L 2 selon la méthode de l'étape précédente.
La matrice A pouvant s'exprimer en fonction uniquement de la matrice B, la sous-étape 34 de détermination de la matrice A d'intercorrélation peut être considérée comme une étape intermédiaire de calcul et peut à ce titre, être intégrée dans une autre sous-étape de l'étape 30.
L'étape 30 comprend ensuite une sous-étape 36 de détermination d'une matrice E (f) d'encodage représentative des filtres d'encodage pour une fréquence donnée. La matrice E (f) est déterminée à partir des matrices A et B et des paramètres L(f), µ(f), {(l k ,m k )}(f) et σ 2 / n(f). La matrice E (f) est une matrice de taille (L(f)+1)2 sur N constituée d'éléments E l,m,n (f), les indices (l,m) désignant la ligne l 2+l+m et l'indice n désignant la colonne n. La matrice E (f) a donc la forme suivante :
Figure 00180001
La matrice E (f) est déterminée ligne par ligne. Pour chaque fréquence de fonctionnement f, chaque ligne E l,m d'indice (l,m) de la matrice E (f) prend la forme suivante : [E l,m,1(f)E l,m,2(f)·····E l,m,N (f)]
Les éléments E l,m,n (f) de la ligne E l,m s'obtiennent par les expressions suivantes :
  • si (l,m) appartient à la liste {(l k ,m k )}(f) alors :
    Figure 00190001
       où λ vérifie la relation :
    Figure 00190002
       et où la valeur de λ est déterminée au moyen de méthodes analytiques ou numériques de recherche de racines d'équations, en utilisant éventuellement des méthodes de diagonalisation de matrices ; et
  • si (l,m) n'appartient pas à la liste {(l k ,m k )}(f), alors :
    Figure 00190003
Dans ces expressions, B l,m est la colonne (l,m) de la matrice B et Σ N est une matrice diagonale de taille N sur N représentative du bruit de fond des capteurs où l'élément n de la diagonale est σ 2 / n(f).
Les sous-étapes 32, 34 et 36 de détermination des matrices A, B et E (f) sont répétées pour chaque fréquence f de fonctionnement.
Bien entendu, dans des modes de réalisation simplifiés, les paramètres sont indépendants de la fréquence et les sous-étapes 32, 34 et 36 sont effectuées une seule fois. La sous-étape 36 permet alors directement la détermination d'une matrice E indépendante de la fréquence.
Lors d'une sous-étape 38 suivante, des paramètres FD représentatifs des filtres d'encodage sont déterminés à partir de la matrice E (f). Chaque élément E l,m,n (f) de la matrice E (f) représente la réponse en fréquence d'un filtre d'encodage. Chaque filtre d'encodage peut être décrit par les paramètres FD sous différentes formes.
Par exemple, les paramètres FD représentatifs des filtres E l,m,n (f) sont :
  • des réponses en fréquence, les paramètres FD sont alors directement les E l,m,n (f) calculés pour certaines fréquences f ;
  • des réponses impulsionnelles finies e l,m,n (t) calculées par transformée de Fourier inverse de E l,m,n (f), chaque réponse impulsionnelle e l,m,n (t) est échantillonnée puis tronquée à une longueur propre à chaque réponse ; et
  • des coefficients de filtres récursifs à réponses impulsionnelles infinies calculées à partir des E l,m,n (f) avec des méthodes d'adaptation.
Ainsi, l'étape 30 de détermination des filtres d'encodage délivre des paramètres FD décrivant des filtres d'encodage représentatifs des capacités au moins structurelles et/ou électro-acoustiques des moyens d'acquisition 1.
Notamment, ces filtres sont représentatifs des caractéristiques suivantes :
  • position des capteurs 21 à 2 N ;
  • caractéristiques électro-acoustiques intrinsèques des capteurs 21 à 2 N , notamment densité spectrale de puissance du bruit de fond et capacités d'acquisition du champ acoustique ; et
  • stratégies d'optimisation, notamment le compromis entre la fidélité spatiale d'acquisition du champ acoustique et la minimisation du bruit de fond apporté par les capteurs.
Sur la figure 6, on a représenté le détail d'un mode de réalisation de l'étape 40 de traitement des signaux de mesure délivrés par les moyens d'acquisition 1 par l'application des filtres d'encodage à ces signaux et par sommation des signaux filtrés.
Lors de l'étape 40, les coefficient p and l,m (t) représentatifs du champ acoustique P sont déduits à partir des signaux c1 à c N issus des capteurs élémentaires 21 à 2 N , par l'application des filtres d'encodage de réponse en fréquence E l,m,n (f) de la façon suivante :
Figure 00200001
   où P l,m (f) est la transformée de Fourier de p and l,m (t) et C n (f) est la transformée de Fourier de c n (t).
Dans l'exemple, on a décrit le cas d'un filtrage par réponse impulsionnelle finie. Ce filtrage requiert la détermination initialement d'un paramètre T n,l,m , correspondant au nombre d'échantillons propre à chaque réponse e n,l,m (t), ce qui conduit à l'expression de convolution suivante :
Figure 00200002
Ces coefficients p and l,m sont un nombre fini de coefficients représentatifs dans le temps et dans les trois dimensions de l'espace du champ acoustique et constituent une représentation fidèle de ce champ acoustique.
Selon la nature des paramètres FD, d'autres filtrages par E l,m,n (f) peuvent être réalisés selon des méthodes de filtrage différentes, telles que par exemple :
  • si les paramètres FD fournissent directement les réponses en fréquence E l,m,n (f), le filtrage est effectué au moyen de méthodes de filtrage dans le domaine fréquentiel comme par exemple, des techniques de convolution par blocs ;
  • si les paramètres FD fournissent la réponse impulsionnelle finie e l,m,n (t), le filtrage est effectué dans le domaine temporel par convolution ; et
  • si les paramètres FD fournissent les coefficients d'un filtre récursif à réponse impulsionnelle infinie, le filtrage est effectué dans le domaine temporel au moyen de la relation de récurrence.
Il apparaít donc que l'invention permet de représenter fidèlement un champ acoustique par une représentation sensiblement indépendante des caractéristiques des moyens d'acquisition sous la forme de coefficients de Fourier-Bessel.
Par ailleurs, ainsi que cela a été dit précédemment, le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre dans des modes de réalisation simplifiés.
Par exemple, si tous les capteurs 21 à 2 N sont sensiblement omnidirectionnels et sensiblement identiques en sensibilité et en niveau de bruit de fond, le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre à l'aide uniquement de la connaissance des paramètres x n représentatifs de la position des capteurs 2 n par rapport au centre 4 des moyens d'acquisition 1 et des paramètres µ et L relatifs à la stratégie d'optimisation.
En outre, dans ce mode de réalisation simplifié, on considère que les paramètres sont indépendants de la fréquence.
Ainsi, à l'aide de ces paramètres; les matrices A et B sont calculées simultanément ou séquentiellement dans un ordre quelconque lors des sous-étapes 32 et 34.
Les éléments B n,l,m (f) de la matrice B sont alors organisés de la manière suivante :
Figure 00220001
   avec : B n,l,m (f)=4πj l j l (kr n )y m l ( n , n )
De même, les éléments A n 1,n 2 (f) de la matrice A sont alors organisés de la manière suivante :
Figure 00220002
Dans ce mode de réalisation, la matrice A est obtenue à partir de la matrice B au moyen de la relation : A = B B T
Avantageusement, les éléments A n 1 , n 2 (f) de la matrice A sont déterminés avec une meilleure précision par la relation :
Figure 00220003
   où L 2 est l'ordre auquel est conduite la détermination de la matrice A et est un entier supérieur à L. Plus L 2 sera choisi grand, plus le calcul des A n 1,n 2 (f) sera précis mais long.
Lors de la sous-étape 36, la matrice d'encodage E représentative des filtres d'encodage est déterminée à partir des matrices A et B et du paramètre µ selon l'expression : E = µB T (µA + (1-µ)I N )-1
Les éléments E l,m,n (f) de la matrice E sont organisés de la manière suivante :
Figure 00230001
Les sous-étapes 32, 34 et 36 de détermination des matrices A et B puis E sont répétées pour l'ensemble des fréquences f de fonctionnement.
Chaque élément E l,m,n (f) correspond à un filtre d'encodage qui intègre la répartition spatiale des capteurs 2 n ainsi que la stratégie d'optimisation.
Lors de la phase 40, les signaux c1 à c N issus des capteurs 21 à 2 N sont filtrés à l'aide des filtres d'encodage décrits par les paramètres FD. Chaque coefficient p and l,m (t) délivré est déduit à partir des signaux c1 à c N par l'application des filtres de la façon suivante :
Figure 00230002
   où P and l,m (f) est la transformée de Fourier de p and l,m (t) et C n (f) est la transformée de Fourier de c n (t).
Dans ce mode de réalisation, les coefficients p and l,m (t) sont déterminés au moyen de méthodes de filtrage dans le domaine fréquentiel, comme par exemple des techniques de convolution par bloc.
La représentation du champ acoustique prend donc en compte la position des capteurs et les paramètres d'optimisation choisis et constitue une estimation fidèle du champ acoustique.
Sur la figure 7, on a représenté un schéma synoptique d'un dispositif adapté pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
Sur cette figure, un dispositif 50 de représentation du champ acoustique P est relié aux moyens d'acquisition 1 tels que décrits en référence à la figure 2.
Le dispositif 50 ou dispositif d'encodage est également relié en entrée à des moyens 60 de détermination des paramètres représentatifs des caractéristiques structurelles et/ou électro-acoustiques des moyens d'acquisition 1.
Ces moyens 60 comportent notamment des moyens 62 de saisie de paramètres et des moyens 64 de calibrage qui sont adaptés pour mettre en oeuvre respectivement les étapes 10 et 20 du procédé de l'invention tel que décrit précédemment.
Le dispositif d'encodage 50 reçoit, des moyens 60 de détermination des paramètres, une pluralité de paramètres représentatifs des caractéristiques des moyens d'acquisition 1 répartis entre un signal CL de définition des caractéristiques structurelles et un signal CP de paramétrage des caractéristiques structurelles et/ou électro-acoustiques.
Le dispositif reçoit également des paramètres relatifs aux stratégies de représentation dans un signal OS d'optimisation de la représentation.
Dans ces signaux, les paramètres se répartissent de la manière suivante :
  • dans le signal CL de définition :
    • des paramètres x n représentatifs de la position du capteur 2 n ;
  • dans le signal CP de paramétrage :
    • des paramètres H n (f) représentatifs de la réponse en fréquence du capteur 2 n ;
    • des paramètres d n (f) représentatifs du diagramme de directivité du capteur 2 n ;
    • des paramètres α n (f) représentatifs de l'orientation du capteur 2 n ;
    • des paramètres σ2 n (f) représentatifs de la densité spectrale de puissance du bruit de fond du capteur 2 n ; et
    • des paramètres B n,l,m (f) représentatifs des capacités d'acquisition du capteur 2 n ; et
  • dans le signal OS d'optimisation :
    • un paramètre µ(f) spécifiant le compromis entre la fidélité de représentation du champ acoustique et la minimisation du bruit de fond apporté par les capteurs ;
    • un paramètre L(f) spécifiant l'ordre auquel est conduite la représentation ; et
    • un paramètre {(l k ,m k )}(f) représentatif de la liste des coefficients dont on exige que la puissance soit égale à la puissance du coefficient correspondant dans le champ acoustique à représenter P.
Avantageusement, ce dispositif 50 comporte des moyens 51 de mise en forme des signaux d'entrée adaptés pour délivrer à partir des signaux c1 à c N , un signal SI mis en forme correspondant.
Par exemple, les moyens 51 comportent des convertisseurs analogique-numérique, des amplificateurs ou encore des systèmes de filtrage.
Le dispositif 50 comporte en outre des moyens 52 de détermination des filtres d'encodage qui comportent un module 55 de calcul de la matrice B d'échantillonnage, un module 56 de calcul de la matrice A d'intercorrélation, lesquels sont tous deux reliés à un module 57 de calcul de la matrice E (f) d'encodage.
Cette matrice E (f) d'encodage est utilisée par un module 58 de détermination de filtres d'encodage qui délivre un signal SFD qui contient les paramètres FD représentatifs des filtres d'encodage.
Ce signal SFD est utilisé par un module 59 de traitement qui applique les filtres d'encodage au signal SI afin de délivrer un signal SIFB qui comporte les coefficients de Fourier-Bessel représentatifs du champ acoustique P.
Eventuellement, le dispositif 50 comporte une mémoire non volatile dans laquelle sont mémorisés les paramètres qui constituent le signal SFD qui ont été déterminés préalablement.
Par exemple, les moyens d'acquisition 1 sont testés et calibrés par leur constructeur afin de fournir directement une mémoire comportant l'ensemble des paramètres du signal SFD qu'il convient d'intégrer dans un dispositif d'encodage afin de réaliser l'acquisition du champ acoustique P et de délivrer une représentation fidèle de ce dernier.
De même, en variante, cette mémoire ne comporte que les matrices B et éventuellement A et le dispositif 50 comporte des moyens de saisie des paramètres constituant le signal OS d'optimisation afin de mettre en oeuvre la détermination de la matrice E (f) d'encodage et la détermination des paramètres FD représentatifs des filtres d'encodage.
Bien entendu, d'autres répartitions entre les différents modules décrits peuvent être envisagées en fonction des besoins.

Claims (22)

  1. Procédé de représentation d'un champ acoustique comprenant une étape d'acquisition de signaux de mesure (cn) délivrés par des moyens d'acquisition (1) formés d'un ou de plusieurs capteurs (2n) élémentaires exposés audit champ acoustique (P), caractérisé en ce qu'il comporte :
    une étape (30) de détermination de filtres d'encodage représentatifs de caractéristiques au moins structurelles desdits moyens d'acquisition (1) ; et
    une étape (40) de traitement desdits signaux de mesure (cn) par l'application desdits filtres d'encodage à ces signaux (cn) pour déterminer un nombre fini de coefficients représentatifs dans le temps et dans les trois dimensions de l'espace dudit champ acoustique (P), lesdits coefficients permettant d'obtenir une représentation dudit champ acoustique (P) sensiblement indépendante des caractéristiques desdits moyens d'acquisition (1).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites caractéristiques structurelles comportent au moins des caractéristiques de position desdits capteurs élémentaires (2n) par rapport à un point de référence (4) prédéterminé desdits moyens d'acquisition (1).
  3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits filtres d'encodage sont en outre représentatifs de caractéristiques électro-acoustiques desdits moyens d'acquisition (1).
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites caractéristiques électro-acoustiques comportent au moins des caractéristiques liées aux capacités électro-acoustiques d'acquisition intrinsèques desdits capteurs élémentaires (2n).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits coefficients permettant d'obtenir une représentation du champ acoustique (P) sont des coefficients dits de Fourier-Bessel et/ou des combinaisons linéaires de coefficients de Fourier-Bessel.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite étape (30) de détermination des filtres d'encodage comprend :
    une sous-étape (32) de détermination d'une matrice (B) d'échantillonnage représentative des capacités d'acquisition desdits moyens d'acquisition (1) ;
    une sous-étape (34) de détermination d'une matrice (A) d'intercorrélation représentative de la ressemblance entre lesdits signaux de mesure (cn) délivrés par les capteurs (2n) élémentaires formant lesdits moyens d'acquisition (1) ; et
    une sous-étape (36) de détermination d'une matrice (E(f) ; E) d'encodage à partir de ladite matrice (B) d'échantillonnage, de ladite matrice (A) d'intercorrélation, et d'un paramètre (µ(f)) représentatif d'un compromis souhaité entre la fidélité de représentation du champ acoustique et la minimisation du bruit de fond induit par les moyens d'acquisition (1), laquelle matrice est représentative desdits filtres d'encodage.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites sous-étapes de détermination des matrices sont réalisées pour un nombre fini de fréquences de fonctionnement.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite étape (32) de détermination de la matrice (B) d'échantillonnage est réalisée, pour chacun desdits capteurs élémentaires (2n) formant lesdits moyens d'acquisition (1), à partir :
    de paramètres ( x n ) représentatifs de la position dudit capteur (2n) par rapport au centre (4) desdits moyens d'acquisition (1); et/ou
    d'un nombre fini de coefficients (Bn,l,m(f)) représentatifs des capacités d'acquisition dudit capteur (2n).
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite étape de détermination de la matrice (B) d'échantillonnage est réalisée en outre à partir au moins d'un des paramètres parmi :
    des paramètres (Hn(f)) représentatifs des réponses en fréquence de tout ou partie des capteurs (2n) ;
    des paramètres (dn(f)) représentatifs des diagrammes de directivité de tout ou partie des capteurs (2n) ;
    des paramètres (αn(f)) représentatifs des orientations de tout ou partie des capteurs (2n), à savoir de leur direction de sensibilité maximale ;
    des paramètres (σ2 n(f)) représentatifs des densités spectrales de puissance du bruit de fond de tout ou partie des capteurs (2n) ;
    d'un paramètre (L(f)) spécifiant l'ordre auquel est conduite la représentation ; et
    d'un paramètre ({(lk,mk)}(f)) représentatif d'une liste de coefficients dont on exige que la puissance soit égale à la puissance du coefficient correspondant dans le champ acoustique à représenter (P).
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (20) de calibrage permettant de délivrer tout ou partie des paramètres utilisés dans ladite étape (30) de détermination des filtres d'encodage.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite étape (20) de calibrage comporte, pour au moins l'un desdits capteurs élémentaires (2n) formant lesdits moyens d'acquisition (1) :
    une sous-étape (24) d'acquisition de signaux représentatifs des capacités d'acquisition dudit au moins un capteur (2n); et
    une sous-étape (28) de détermination de paramètres représentatifs de caractéristiques électro-acoustiques et/ou structurelles dudit au moins un capteur (2n).
  12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite étape (20) de calibrage comporte en outre :
    une sous-étape (22) d'émission d'un champ acoustique spécifique vers ledit au moins un capteur (2n), ladite sous-étape (24) d'acquisition correspondant à l'acquisition des signaux délivrés par ce capteur (2n) lorsque exposé audit champ acoustique spécifique ; et
    une sous-étape (26) de modélisation dudit champ acoustique spécifique en un nombre fini de coefficients afin de permettre la réalisation de ladite sous-étape (28) de détermination de paramètres représentatifs de caractéristiques électro-acoustiques et/ou structurelles du capteur (2n).
  13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que ladite étape (20) de calibrage comporte une sous-étape de réception d'un nombre fini de signaux représentatifs des caractéristiques électro-acoustiques et structurelles desdits capteurs (2n) formant lesdits moyens d'acquisition (1), lesquels signaux sont directement utilisés lors de ladite sous-étape de détermination des caractéristiques électro-acoustiques et/ou structurelles desdits moyens d'acquisition (1).
  14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (10) de saisie permettant de déterminer tout ou partie des paramètres utilisés lors de ladite étape (30) de détermination des filtres d'encodage.
  15. Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
  16. Support mobile du type comportant au moins un processeur de traitement et un élément de mémoire non volatile, caractérisé en ce que ladite mémoire comprend un programme comportant des instructions de code pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 lorsque ledit processeur exécute ledit programme.
  17. Dispositif de représentation d'un champ acoustique connectable à des moyens d'acquisition (1) formés d'un ou plusieurs capteurs (2n) élémentaires délivrant des signaux de mesure (cn) lorsqu'ils sont exposés audit champ acoustique (P), caractérisé en ce qu'il comporte un module (59) de traitement des signaux de mesure (cn) par l'application de filtres d'encodage représentatifs de caractéristiques au moins structurelles desdits moyens d'acquisition (1) à ces signaux de mesure (cn) pour délivrer un signal (SIFB) qui comporte un nombre fini de coefficients représentatifs dans le temps et dans les trois dimensions de l'espace dudit champ acoustique (P), lesdits coefficients permettant d'obtenir une représentation dudit champ acoustique (P) sensiblement indépendante des caractéristiques desdits moyens d'acquisition (1).
  18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits filtres d'encodage sont en outre représentatifs de caractéristiques électro-acoustiques desdits moyens d'acquisition (1).
  19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (52) de détermination desdits filtres d'encodage représentatifs de caractéristiques structurelles et/ou électro-acoustiques desdits moyens d'acquisition (1).
  20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdits moyens (52) de détermination de filtres d'encodage reçoivent en entrée au moins l'un des paramètres parmi les paramètres suivants :
    des paramètres ( xn ) représentatifs des positions par rapport au centre desdits moyens d'acquisition (1) de tout ou partie des capteurs (2n) ;
    un nombre fini de coefficients (Bn,l,m(f)) représentatifs des capacités d'acquisition de tout ou partie des capteurs (2n) ;
    des paramètres (Hn(f)) représentatifs des réponses en fréquence de tout ou partie des capteurs (2n);
    des paramètres (dn(f)) représentatifs des diagrammes de directivité de tout ou partie des capteurs (2n) ;
    des paramètres (αn(f)) représentatifs des orientations de tout ou partie des capteurs (2n), à savoir de leur direction de sensibilité maximale ;
    des paramètres (σ2 n(f)) représentatifs des densités spectrales de puissance du bruit de fond de tout ou partie des capteurs (2n);
    un paramètre µ(f) représentatif du compromis souhaité entre la fidélité de représentation du champ acoustique et la minimisation du bruit de fond induit par les moyens d'acquisition (1)
    un paramètre (L(f)) spécifiant l'ordre auquel est conduit l'encodage ; et
    un paramètre ({(Ik,mk)}(f)) représentatif d'une liste de coefficients dont on exige que la puissance soit égale à la puissance du coefficient correspondant dans le champ acoustique à représenter (P).
  21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il est associé à des moyens (60) de détermination de tout ou partie des paramètres reçus par lesdits moyens (52) de détermination des filtres d'encodage, lesdits moyens (60) comportant au moins l'un des éléments suivants :
    des moyens (62) de saisie des paramètres ; et/ou
    des moyens (64) de calibrage.
  22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 17 à 21, caractérisé en ce qu'il est associé à des moyens (51) de mise en forme desdits signaux de mesure (c1 à cN) afin de délivrer un signal (SI) mis en forme correspondant.
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