PROCEDE ET DISPOSITIF DE DIAGNOSTIC DE L'ETAT DE FONCTIONNEMENT D'UN SYSTEME DE SONORISATION

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé et un dispositif de diagnostic, in situ, de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation.

[0002] Dans les espaces accueillant le public et notamment dans les locaux des services de transport en commun, il est nécessaire de garantir que les informations courantes (trafic perturbé, annonces de trains, etc) et les messages d'alerte (évacuation des locaux, mise en garde, etc) soient compris par tous les usagers.

[0003] A cet effet, il est connu de contrôler le bon fonctionnement des systèmes de sonorisation par la diffusion de messages du type « essai de sonorisation ». Un agent d'exploitation écoute la réponse donnée par l'ensemble des haut-parleurs du système de sonorisation et détermine si le système de sonorisation fonctionne ou non.

[0004] Toutefois, ce type de contrôle ne permet pas de juger quantitativement les performances du système de sonorisation (distorsion, recouvrement sonore, intelligibilité, etc).

[0005] Il est également connu de réaliser des mesures de gain, de pression acoustique dans l'axe d'un haut parleur et des mesures d'impédance en sortie des amplificateurs.

[0006] Toutefois, ces mesures permettent uniquement de savoir si un amplificateur ou un haut-parleur est dans un état de fonctionnement ou non, sans précision sur le type de panne.

[0007] Il est également connu des outils de haute précision en temps réel qui permettent de mesurer la réponse impulsionnelle d'un système haut-parleur/salle et d'analyser les réponses en temps et en fréquence des haut-parleurs. Ces outils fournissent des caractéristiques acoustiques, telles que le temps de réverbération, la définition, la clarté acoustique, la signature spectrale du haut-parleur, la directivité, etc....

[0008] Cependant, ces outils sont conçus pour les techniciens en acoustique et les ingénieurs du son. Ils ne sont ni destinés ni utilisables par une personne non spécialisée en acoustique. De plus, ils ne permettent pas de réaliser un diagnostic, in situ, du défaut d'un haut-parleur inclus dans un système de sonorisation, par une mesure acoustique.

[0009] DE-A-34 37 303 divulgue un procédé de diagnostic selon le préambule de la revendication 1 annexée, ainsi qu'un dispositif de diagnostic associé pour mettre en oeuvre ce procédé.

[0010] L'invention a pour but de proposer un procédé de diagnostic, in situ, de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation permettant de donner un diagnostic clair sur les causes de dysfonctionnement des haut-parleurs, utilisable par des personnes non spécialisées en acoustique.

[0011] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation comprenant au moins un haut-parleur propre à être connecté à un lecteur audio et agencé dans un espace au moins partiellement fermé, tel que défini à la revendication 1.

[0012] Des modes particuliers de réalisation du procédé sont spécifiés aux revendications dépendantes.

[0013] L'invention a également pour objet un dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation agencé dans un espace au moins partiellement fermé et comprenant au moins un haut-parleur, tel que défini à la revendication 9.

[0014] 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 figure 1 est un schéma simplifié du dispositif de diagnostic selon l'invention ;
• la figure 2 est un diagramme illustrant les principales étapes du procédé de diagnostic selon l'invention ;
• la figure 3 est un graphe représentant un signal de test St(t) comportant trois séquences d'un signal aléatoire pseudo périodique ;
• la figure 4 est un graphe représentant le signal numérique de réponse Sr(t) ;
• la figure 5 est un graphe représentant le signal numérique de réponse Sr(t) découpé en trois séquences ;
• la figure 6 représente une séquence Ss(t) du signal numérique de réponse obtenue par calcul de la moyenne des trois séquences représentées sur la figure 5 ;
• la figure 7 est un graphe représentant une séquence Si(t) du signal numérique de réponse impulsionnelle ;
• la figure 8 est un schéma représentant trois tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10 (t) de la séquence Si(t) du signal numérique de réponse impulsionnelle ; et
• la figure 9 est un schéma simplifié représentant un arbre binaire de décision.

[0015] Le dispositif de diagnostic 2 d'un système de sonorisation 4 selon l'invention, est illustré sur la figure 1.

[0016] Le système de sonorisation 4 comporte de façon classique un ensemble de plusieurs haut-parleurs 6, 8, 10, montés dans un espace 12.

[0017] Le dispositif de diagnostic 2 est propre à différencier différents types de défauts du système de sonorisation 4 et notamment à classer chaque haut-parleur soit dans un état de fonctionnement dit sain « S », soit dans les états de fonctionnement dit déphasé « DEPH » ou « OFF » (à l'arrêt), soit dans un état dit de membrane perforée « MP » dans lequel tout ou partie de la suspension de la membrane est désolidarisée du reste de la bobine, soit dans un état dit dégradé « DE » révélant des dégradations environnementales telles qu'un excès de poussière de particules dans l'enceinte du haut-parleur.

[0018] L'espace 12 est un espace public généralement de grande dimension, semi-fermé, tel que par exemple une station de métro ou un hall de gare.

[0019] Le dispositif de diagnostic 2 selon l'invention comprend un lecteur audio 13, un micro-ordinateur 20, une carte son 18, un conditionneur 16 connecté à un ou plusieurs appareils de transformation d'ondes acoustiques en un signal numérique de réponse Sr(t), connectés au conditionneur 16 pour amplifier le signal numérique de réponse résultant.

[0020] Le lecteur audio 13 est un lecteur de qualité métrologique de haute précision, par exemple de type DAT (en anglais : Digital Audio Tape). Ce lecteur 13 est apte à lire un signal de test St(t) enregistré sur un support d'enregistrement de qualité métrologique sans décalage ou distorsion temporelle de ce signal de test St(t).

[0021] Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1, l'appareil de transformation d'ondes acoustiques en un signal numérique est un microphone 14.

[0022] La carte son 18 présente une entrée connectée au conditionneur 16 et une sortie connectée au micro-ordinateur 20.

[0023] Pour garantir la qualité du dispositif de diagnostic 2, il est nécessaire d'utiliser la même carte son 18 pour numériser le signal numérique de réponse Sr(t) réceptionné par le microphone 14 que la carte son 18 utilisée lors de l'enregistrement du signal de test St(t) afin de se prémunir contre les disparités de fréquence d'horloge des différents systèmes.

[0024] De façon classique, le micro-ordinateur 20 comprend une mémoire de stockage 22, une unité centrale 24 et un écran d'affichage 26.

[0025] Le dispositif 2 comprend également un appareil 28 de mesure de distance, de haute précision, par exemple de type à infrarouge. Cet appareil est connecté au micro-ordinateur 20 ou est utilisé en unité libre et doit être apte à mesurer les distances d1, d2, d3 entre les haut-parleurs 6, 8 et 10 et le microphone 14.

[0026] Le procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement du système de sonorisation 4, est illustré sur la figure 2.

[0027] Le procédé débute par une étape préalable de calibrage 30 du microphone 14, à l'aide d'un calibreur.

[0028] Au cours d'une étape 31, le lecteur audio 13 transmet aux haut-parleurs 6, 8, 10 un signal de test St(t) préalablement enregistré sur le support d'enregistrement de qualité métrologique.

[0029] Le signal de test St(t) est un signal pseudo aléatoire périodique composé de n séquences Ss(t) dites de longueur maximum (en anglais MLS : Maximum Length Sequence). Chaque séquence est composée d'une série d'impulsions binaires. Le nombre n est un nombre entier quelconque. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le nombre n est égal à trois.

[0030] Au cours d'une étape 32, les haut-parleurs 6, 8, 10 diffusent dans l'espace 12 des ondes acoustiques représentatives du signal de test St(t) transmis par le lecteur 13.

[0031] Au cours d'une étape 34, le microphone 14 acquiert des ondes acoustiques représentatives des ondes diffusées par les haut-parleurs dans l'espace 12.

[0032] Le microphone 14 transforme les ondes réceptionnées en un signal numérique de réponse Sr (t), tel que représenté sur la figure 4.

[0033] Au cours d'une étape 36 de traitement du signal numérique de réponse Sr(t), celui-ci est amplifié par le conditionneur 16, numérisé par un convertisseur analogique/numérique contenu dans la carte son 18 et transmis à l'unité centrale 24.

[0034] Au cours d'une étape 38, l'appareil 28 mesure les distances d1, d2, d3 entre chaque haut-parleur 6, 8, 10 et le microphone 14 et transmet un signal contenant une information sur ces distances d1, d2, d3 à l'unité centrale 24.

[0035] Au cours d'une étape 40, l'unité centrale 24 calcule le rendement R du système de sonorisation 4 à partir de la formule suivante :

dans laquelle :

• D représente la distance moyenne entre le microphone 14 et les haut-parleurs 6, 8, 10, calculée à partir des distances mesurées d1, d2 et d3 ;
  
  où N= nombre de haut-parleurs retenus et di = distances mesurées ; et
• Nr représente le niveau sonore émis par l'ensemble des haut-parleurs 6, 8, 10 et Ne représente le niveau sonore réceptionné par le microphone 14.

[0036] De façon classique, le niveau sonore représente le niveau d'une échelle logarithmique de mesure des intensités ou des puissances sonores.

[0037] Au cours d'une étape 42, l'unité centrale 24 compare la valeur du rendement R calculée au cours de l'étape 40, à une valeur de seuil prédéfinie préenregistrée dans la mémoire 22 et modifiable par l'utilisateur en fonction du niveau de rendement exigé pour le procédé de diagnostic.

[0038] Si cette valeur de rendement R est inférieure à la valeur de seuil prédéfinie, la valeur de rendement R est affichée sur l'écran 26 au cours d'une étape 43 et le procédé de diagnostic s'arrête au cours d'une étape 44.

[0039] Si, par contre, la valeur de rendement R est supérieure à la valeur prédéfinie, le signal numérique de réponse Sr(t) est analysé de manière plus fine pour définir si un ou plusieurs des haut-parleurs présentent une défaillance au cours d'une étape 45.

[0040] Dans ce cas, le signal de réponse Sr(t) traité au cours de l'étape 36, est d'abord moyenné au cours d'une étape 46.

[0041] A cet effet, le signal de réponse Sr(t) acquis en réponse à la diffusion des trois séquences du signal de test St(t), est découpé ou partitionné temporellement en trois séquences Ss(t).

[0042] En conséquence, chaque séquence Ss(t) du signal de réponse présente une longueur temporelle égale à la longueur temporelle d'une séquence du signal de test St(t).

[0043] Puis, l'unité centrale 24 détermine la valeur moyenne de ces trois séquences Ss(t) du signal de réponse par addition point à point de chaque amplitude numérisée d'une séquence Ss(t) du signal de réponse et par division de ces amplitudes par le nombre de séquences additionnées, à savoir trois dans l'exemple décrit ci-dessus.

[0044] Au cours d'une étape 48, l'unité centrale 24 calcule la séquence Si(t) du signal de réponse impulsionnelle à partir de la séquence Sm(t) du signal de réponse moyenné en utilisant, par exemple, une transformée d'Hadamard.

[0045] La transformée d'Hadamard est connue en soi. Elle est obtenue par multiplication de la séquence Sm(t) du signal de réponse moyenné par une matrice carrée d'ordre N x N, dont les éléments valent +1 ou -1 et dont les lignes, respectivement les colonnes, sont mutuellement orthogonales.

[0046] Le logiciel de marque déposée MATLAB propose une fonction de calcul de la transformée d'Hadamard d'un signal numérique. Il peut être utilisé pour réaliser les étapes du procédé selon l'invention. Un exemple d'une séquence Si(t) du signal de réponse impulsionnelle obtenue par cette transformée, est représenté sur la figure 7.

[0047] Au cours d'une étape 50, la séquence Si(t) du signal de réponse impulsionnelle est séparée ou découpée en tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t), de manière à ce que chaque tranche Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) soit représentative des ondes acoustiques diffusées par un unique haut-parleur 6, 8, 12.

[0048] Cette séparation est réalisée, par exemple, par un bistouri spatio-temporel à partir des distances d1, d2, d3 mesurées par l'appareil 28. Le bistouri spatio-temporel est une méthode qui comprend les étapes décrites ci-dessous :

Pour séparer les tranches de la séquence du signal de réponse impulsionnelle provenant de chaque haut-parleur, la méthode du bistouri spatio-temporel comprend une étape de recherche du temps t0 correspondant à la première impulsion de la séquence du signal Si(t) de réponse impulsionnelle, puis une étape de réalisation d'une première séparation en trois tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) à partir du temps to et des distances d1, d2, d3.

[0049] Puis, la méthode du bistouri-spatio-temporel comprend une étape de recherche des pics de la séquence Si (t) du signal de réponse impulsionnelle, par exemple par calcul des dérivés seconde.

[0050] Enfin, il utilise les pics ainsi calculés pour confirmer la séparation en tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle préalablement réalisée.

[0051] La figure 8 représente trois tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal Si (t) de réponse impulsionnelle correspondant aux trois haut-parleurs 6, 8 et 10.

[0052] Au cours d'une étape 52, des coefficients de distribution d'énergie des ondes acoustiques générées par chaque haut-parleur 6, 8, 10 sont calculés à partir des tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle de chaque haut-parleur.

[0053] A cet effet, un graphe de distribution de Wigner Ville est réalisé à partir de la formule décrite ci-dessous et connue en soi :

[0054] Dans laquelle v est la fréquence, τ est la période d'échantillonnage du signal et x* est le conjugué complexe du signal x.

[0055] La distribution de Wigner Ville permet de représenter dans un espace à trois dimensions la répartition en énergie d'une tranche Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle en fonction du temps et de la fréquence.

[0056] Le logiciel MATLAB peut, par exemple, être utilisé pour réaliser la représentation de cette distribution.

[0057] A partir de cette distribution, l'unité centrale 24 calcule un coefficient de distribution d'énergie par sommation sur une bande de fréquence d'une largeur correspondant à un tiers d'octave, de l'énergie d'une tranche Ti6(t) du signal de réponse impulsionnelle.

[0058] Cette sommation de l'énergie d'une tranche Ti6(t) du signal de réponse impulsionnelle est réalisée pour chaque bande de fréquence 52A, 52B, 52C d'une largeur d'un tiers d'octave dans l'espace de distribution de Wigner Ville. Ainsi, ce calcul permet d'obtenir une série A6 de coefficients de répartition de l'énergie par bandes de fréquence, d'une largeur d'un tiers d'octave, dénommé ci-après :

A6 = (a1/36, a2/36, a3/36, a4/36, etc)

[0059] L'unité centrale 24 calcule également la somme de l'énergie par unité de temps et par unité de fréquence dans l'espace de distribution de Wigner Ville.

[0060] A cette fin, l'espace de Wigner Ville est divisé d'une part en bande de fréquence d'égale largeur et, d'autre part en bande de temps d'égale largeur.

[0061] Ce calcul permet d'obtenir une série B6 de coefficients de distribution de l'énergie b61, b26, b36, b46, etc par unité de fréquence et par unité de temps, dénommée ci-après : B6 = (b16, b26, b36, b46, etc..).

[0062] Puis, au cours d'une étape 53, l'unité centrale 24 calcule une distribution de probabilité de Friedman à partir d'une formule connue en soi et décrite dans le document : D.H. Friedman, « Instantaneous Frenquency vs Time :

An Interpretation of the Phase Structure of Speech », Proc. IEEE ICASSP, pp. 29.10 1-4, Tampa, 1985.

[0063] A partir de cette distribution de Friedman, l'unité centrale 24 calcule les coefficients de répartition de l'énergie par bandes de fréquence d'une largeur d'un tiers d'octave : C6= (c1/36, c2/36, c3/36, c4/36, etc) et les coefficients de distribution de l'énergie par unité de fréquence et par unité de temps : d6 = (d16, d26, d36, d46, etc..).

[0064] Les séries A8, B8, C8, D8 et A10, B10, C10, D10 de coefficients de distribution d'énergie des tranches Ti8(t) et Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle correspondant aux haut-parleurs 8 et 10 sont également calculées à partir de leur graphe de distribution de Wigner Ville.

A8 = (a1/38, a2/38, a3/38, a4/38, etc) ; A10 = (a1/310, a2/310, a3/310, a4/310, etc)

B8 = (b18, b28, b38, b48, etc) ; B10 = (b110, b210, b310, b410, etc)

C8= (c1/38, c2/38, c3/38, c4/38, etc); C10= (c1/310, c2/310, c3/310, c4/310, etc)

D8 = (d18, d28, d38, d48, etc) ; D10 = (d110, d210, d310, d410, etc)

[0065] Au cours d'une étape 54, les tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse sont filtrées.

[0066] Les filtres sont des filtres passe-bande spécifiés explicitement pour chaque fonctionnement à savoir un fonctionnement sain S, OFF ou DEPH, à membrane perforée MP et un fonctionnement dégradé DE dans le but de révéler les différences entre ces fonctionnements.

[0067] En particulier, les filtres utilisés ont été conçus pour mettre en évidence l'énergie caractéristique du défaut et pour éliminer l'énergie liée au type de haut-parleur utilisé.

[0068] Les filtres ont été conçus de façon empirique en essayant d'augmenter le plus possible les différences visuelles entre les signaux défectueux et sains. Généralement, ces filtres mettent en évidence principalement les basses et les hautes bandes de fréquence. Ces filtres peuvent être réalisés par l'utilitaire de marque déposée « MATLAB, SP TOOL ».

[0069] Au cours d'une étape 52, d'autres coefficients de distribution sont calculés à partir des trois tranches Ti6(t), Ti8(t), Ti10(t) du signal de réponse impulsionnelle filtrées par un ou plusieurs filtres prédéfinis selon la méthode explicitée ci-dessus.

[0070] Les séries de coefficients obtenues sont référencées AF6, BF6, CF6, DF6.

[0071] Au cours d'une étape 56, des coefficients de distribution d'énergie dits discriminants, sont sélectionnés parmi l'ensemble des coefficients de distribution contenus dans les séries Ax, Bx, Cx, Dx, AFx, BFx, CFx, DFx, pour x= 6, 8, 10 ; en fonction de critères prédéterminés de façon empirique sur un ensemble de haut-parleurs défectueux et sains.

[0072] Ces coefficients discriminants sont comparés à des plages de seuil prédéterminées de façon empirique en fonction d'études et d'analyses statistiques réalisées à partir de signaux acquis en chambre sourde, en laboratoire et dans un local « réel », tel qu'une station, une rame de métro, etc.

[0073] Il est à souligner que tous les défauts ne sont pas identifiés par les mêmes méthodes :

• la différenciation du défaut « OFF » sur les haut-parleurs est réalisée au moyen d'une simple comparaison d'une des métriques à un seuil fixé,
• les haut-parleurs non diagnostiqués « OFF » sont classés selon le processus d'arbres de décision,
• les haut-parleurs dits « déphasés » sont identifiés à partir du signe de la réponse impulsionnelle Ti(t).

[0074] A cette fin, les coefficients discriminants sont introduits dans trois arbres de décision 57 contenant des plages de seuil prédéterminées.

[0075] Un arbre de décision est une suite de décisions binaires qui amène l'affection du haut-parleur testé à un état déterminé parmi les états de fonctionnement prédéfinis à savoir un état sain S, un état de membrane perforée MP et un état dégradé DE. Un exemple d'arbre de décision 57 est représenté sur la figure 9.

[0076] En conséquence, au cours d'une étape 58, les trois arbres de décision affectent chacun un état de fonctionnement à chaque haut-parleur 6, 8, 10.

[0077] Au cours d'une étape 60, ces trois affectations sont introduites dans un dernier arbre de décision qui fournit par le même processus de cheminement binaire, un diagnostic définitif décrivant pour chaque haut-parleur 6, 8, 10 du système de sonorisation son état de fonctionnement.

[0078] Au cours d'une étape 62, l'unité centrale 24 affiche un diagnostic sur l'écran 26 et le procédé s'arrête au cours d'une étape 64.

[0079] Avantageusement, le procédé selon l'invention fournit un diagnostic relatif au fonctionnement de chaque haut-parleur en une seule mesure. Il évite l'intervention d'un opérateur sur chaque haut-parleur.

Revendications

1. Procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation (4) comprenant au moins un haut-parleur (6, 8, 10) propre à être connecté à un lecteur audio (13) et agencé dans un espace (12) au moins partiellement fermé, ce procédé comportant les étapes suivantes :

- excitation (31) du ou de chaque haut-parleur (6, 8,10) à l'aide d'un signal de test (St(t)) prédéterminé ;

- diffusion (32) d'ondes acoustiques représentatives dudit signal de test (St(t)) par le ou chaque haut-parleur (6, 8, 10) dans ledit espace (12) ;

- acquisition (34) d'un signal numérique de réponse (Sr(t)) représentatif des ondes acoustiques diffusées par le ou chaque haut-parleur (6, 8, 10) dans ledit espace (12), par au moins un moyen d'acquisition d'ondes acoustiques (14);

- traitement (46, 48, 50) du signal numérique de réponse (Sr(t)) ;

- détermination (52, 53, 54) de coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) représentatifs de la répartition d'énergie dudit signal numérique de réponse (Sr(t)), par bandes de fréquence ; et

- comparaison (58, 60) desdits coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) à des plages de seuil prédéfinies pour diagnostiquer l'état de fonctionnement (S, MP, DE, OFF, DEPH) de chaque haut-parleur (6, 8, 10), caractérisé en ce que le signal de test (St(t)) comprend un nombre défini (n) de séquences d'un signal pseudo aléatoire, et en ce que ladite étape de traitement (46, 48, 50) comporte les étapes suivantes :

- partitionnement temporel (46) du signal numérique de réponse (Sr(t)) en un nombre de séquences (Ss(t)) égal au nombre défini (n) de séquences du signal de test (St(t)) ;

- détermination (46) d'une séquence moyennée (Sm(t)) du signal de réponse par calcul de la moyenne point à point desdites séquences (Ss(t)) du signal numérique de réponse partitionné ; et

- détermination (48) d'une séquence (Si(t)) du signal de réponse impulsionnelle à partir de ladite séquence moyennée (Sm(t)) du signal de réponse.

2. Procédé de diagnostic selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de sonorisation (4) comporte plusieurs haut-parleurs (6, 8,10), et en ce que l'étape de traitement (46, 48, 50) du signal numérique de réponse (Sr(t)) comporte en outre une étape de détermination (50) des tranches (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal (Si(t)) de réponse impulsionnelle, chaque tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal de réponse impulsionnelle étant représentative des ondes acoustiques diffusées par un unique haut-parleur (6, 8, 10) dans ledit espace (12).

3. Procédé de diagnostic selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de détermination (52, 53, 54) des coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) comprend une étape de filtrage (54) de la ou de chaque tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal de réponse impulsionnelle.

4. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'étape de détermination (52, 53, 54) des coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) comprend une étape de calcul (52) de coefficients de distribution d'énergie par tiers d'octave dans une distribution dite de Wigner - Ville, à partir de la ou de chaque tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal de réponse impulsionnelle.

5. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'étape de détermination (52, 53, 54) des coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) comprend une étape de calcul (53) de coefficients de distribution d'énergie par unité de fréquence et par unité de temps dans une distribution dite de Friedmann, à partir de la ou de chaque tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) du signal de réponse impulsionnelle.

6. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte préalablement à l'étape de détermination (52, 53, 54) des coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx), les étapes suivantes :

- mesure (38) de la distance (d1, d2, d3) entre le ou chaque haut-parleur (6, 8, 10) et le ou chaque moyen d'acquisition d'ondes acoustiques (14) ;

- calcul (40) du rendement du système de sonorisation (4) ;

- affichage (43) d'un message d'indication dudit rendement (R) et arrêt (44) du procédé de diagnostic lorsque ledit rendement (R) est inférieur à une valeur de seuil prédéfinie ; et

- en ce que ledit rendement (R) est calculé à partir de la formule suivante :

dans laquelle :

- R représente le rendement ;

- Nr représente le niveau sonore réceptionné par le ou les moyens d'acquisition d'ondes acoustiques (14) ;

- Ne représente le niveau sonore émis par le ou les haut-parleurs (6, 8, 10) ; et

- D représente la distance ou la distance moyenne entre le ou les moyens d'acquisition d'ondes acoustiques (14) et le ou les haut-parleurs (6, 8, 10).

7. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de comparaison (58, 60) est précédée par une étape de sélection (56) de coefficients discriminants parmi lesdits coefficients de distribution d'énergie (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx), et en ce que l'étape de comparaison (58, 60) est réalisée à l'aide d'au moins un arbre de décision binaire (57) contenant lesdits coefficients discriminants.

8. Procédé de diagnostic selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'état de fonctionnement du système de sonorisation (4) déterminé par ledit procédé comprend un état de fonctionnement de haut-parleur (6, 8, 10) sain (S), un état de fonctionnement de haut-parleur (6, 8, 10) avec membrane perforée (MP) et un état de fonctionnement de haut-parleur (6, 8, 10) dégradé (DE).

9. Dispositif de diagnostic (2) de l'état de fonctionnement d'un système de sonorisation (4) agencé dans un espace (12) au moins partiellement fermé et comprenant au moins un haut-parleur (6, 8, 10), comportant :

- un lecteur audio (13) de qualité métrologique propre à être connecté à chaque haut-parleur (6, 8, 10) et apte à lire un signal de test (St(t)) comprenant un nombre défini (n) de séquences d'un signal pseudo aléatoire ;

- au moins, un moyen d'acquisition des ondes acoustiques (14) diffusées par chaque haut-parleur (6, 8, 10) dans ledit espace (12), chaque moyen d'acquisition (14) étant adapté pour transformer lesdites ondes acoustiques en un signal numérique de réponse (Sr(t)) ;

- des moyens de mesure (28) de la ou des distances (d1, d2, d3) entre chaque haut-parleur (6, 8, 10) et chaque moyen d'acquisition (14) ;

- des moyens de calcul (24) propres à recevoir le signal numérique de réponse (Sr(t)) et un signal contenant les informations de distance (d1, d2, d3) mesurées par les moyens de mesure, lesdits moyens de calcul (24) étant aptes à exécuter les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, à partir du signal de test (St(t)), du signal numérique de réponse (Sr(t)) et du signal contenant les informations de distance mesurées (d1, d2, d3).

Ansprüche

1. Diagnoseverfahren für den Betriebszustand eines Beschallungssystems (4), das mindestens einen Lautsprecher (6, 8, 10) umfasst, der geeignet ist, mit einem Audiogerät (13) verbunden zu werden und in einem zumindest teilweise geschlossenen Raum (12) angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Erregung (31) des oder jedes Lautsprechers (6, 8, 10) mit Hilfe eines vorbestimmten Testsignals (St(t));

- Verbreitung (62) von akustischen Wellen, die für das Testsignal (St(t)) repräsentativ sind, durch den oder jeden Lautsprecher (6, 8, 10) in den Raum (12);

- Beschaffung (34) eines numerischen Antwortsignals (Sr(t)), das repräsentativ für die von dem oder jeden Lautsprecher (6, 8, 10) in den Raum (12) verbreiteten akustischen Wellen ist, durch mindestens ein Mittel zur Beschaffung von akustischen Wellen (14);

- Verarbeitung (46, 48, 50) des numerischen Antwortsignals (Sr(t));

- Bestimmung (52, 53, 54) von Koeffizienten (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dfyx) der Energieverteilung, die repräsentativ für die Energieverteilung des numerischen Antwortsignals (Sr(t)) sind, durch Frequenzbänder; und

- Vergleich (58, 60) der Koeffizienten (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dfyx) der Energieverteilung mit vorbestimmten Schwellenbereichen, um den Betriebszustand (S, MP, DE, OFF, DEPH) jedes Lautsprechers (6, 8, 10) zu diagnostizieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal (St(t)) eine definierte Anzahl (n) von Sequenzen eines pseudozufälligen Signals umfasst und dass der Schritt der Verarbeitung (46, 48, 50) die folgenden Schritte aufweist:

- zeitliche Aufteilung (46) des numerischen Antwortsignals (Sr(t)) in eine Anzahl von Sequenzen (Ss(t)) gleich der definierten Anzahl (n) an Sequenzen des Testsignals (St(t));

- Bestimmung (46) einer gemittelten Sequenz (Sm(t)) des Antwortsignals durch Berechnung des Mittelwertes Punkt für Punkt der Sequenzen (Ss(t)) des aufgeteilten numerischen Antwortsignals; und

- Bestimmung (48) einer Sequenz (Si(t)) des Impulsantwortsignals aus der gemittelten Sequenz (Sm(t)) des Antwortsignals.

2. Diagnoseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschallungssystem (4) mehrere Lautsprecher (6, 8, 10) aufweist und dass der Verarbeitungsschritt (46, 48, 50) des numerischen Antwortsignals (Sr(t)) außerdem einen Schritt (50) der Bestimmung von Tranchen (T6(t), T8(t), T10(t)) des Impulsantwortsignals (Si(t)), wobei jede Tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) des Impulsantwortsignals repräsentativ für die von einem einzigen Lautsprecher (6, 8, 10) in den Raum (12) verbreiteten akustischen Wellen ist.

3. Diagnoseverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (52, 53, 54) der Bestimmung der Koeffizienten (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dfyx) der Energieverteilung einen Schritt (54) des Filterns der oder jeder Tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) des Impulsantwortsignals umfasst.

4. Diagnoseverfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (52, 53, 54) der Bestimmung der Koeffizienten (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dfyx) der Energieverteilung einen Schritt (52) der Berechnung der Koeffizienten der Energieverteilung durch Terzen in einer Verteilung, genannt Wigner-Ville Verteilung, aus der oder jederTranche (T6(t), T8(t), T10(t)) des Impulsantwortsignals umfasst.

5. Diagnoseverfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (52, 53, 54) der Bestimmung der Koeffizienten (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dfyx) der Energieverteilung einen Schritt (53) der Berechnung von Koeffizienten der Energieverteilung durch Frequenzeinheit und durch Zeiteinheit in einer Verteilung, genannt Friedman Verteilung, aus der oder jeder Tranche (T6(t), T8(t), T10(t)) des Impulsantwortsignals umfasst.

6. Diagnoseverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es vor dem Schritt (52, 53, 54) der Bestimmung der Koeffizienten (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dfyx) der Energieverteilung die folgenden Schritte aufweist:

- Messung (38) der Entfernung (d1, d2, d3) zwischen dem oder jedem Lautsprecher (6, 8, 10) und dem oder jedem Mittel zur Beschaffung von akustischen Wellen (14);

- Berechnung (40) der Ausbeute des Beschallungssystems (4);

- Anzeige (43) einer Nachricht zur Angabe der Ausbeute (R) und Anhalten (44) des Diagnoseverfahrens, wenn die Ausbeute (R) kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert; und

- dass die Ausbeute (R) aus der folgenden Formel berechnet wird:

in der:

- R die Ausbeute darstellt

- Nr das von dem oder den Mitteln zur Beschaffung von akustischen Wellen (14) empfangene Schallniveau darstellt;

- Ne das von dem oder den Lautsprechern (6, 8, 10) gesendete Schallniveau darstellt;

- D die Entfernung oder die mittlere Entfernung zwischen dem oder den Mitteln zur Beschaffung von akustischen Wellen (14) und dem oder den Lautsprechern (6, 8, 10) darstellt.

7. Diagnoseverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt (58, 60) des Vergleichs ein Schritt (56) der Auswahl von diskriminierenden Koeffizienten (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dfyx) der Energieverteilung ausgeführt wird und dass der Schritt (48, 60) des Vergleichs mittels mindestens eines binären Entscheidungsbaums (57) realisiert wird, der die diskriminierenden Koeffizienten enthält.

8. Diagnoseverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand des Beschallungssystems (4), der durch das Verfahren bestimmt wird, einen Betriebszustand eines fehlerfreien Lautsprechers (6, 8, 10) (S), einen Betriebszustand eines Lautsprechers (6, 8, 10) mit perforierter Membran (MP) und einem Betriebszustand eines degradierten (DE) Lautsprechers (6, 8, 10) umfasst.

9. Diagnosevorrichtung (2) für den Betriebszustand eines Beschallungssystems (14), das in einem mindestens teilweise geschlossenen Raum (12) angeordnet ist und mindestens einen Lautsprecher (6, 8, 10) aufweist, umfassend:

- ein Audiogerät (13) mit metrologischer Qualität, das geeignet ist, mit jedem Lautsprecher (6, 8, 10) verbunden zu werden und in der Lage ist, ein Testsignal (St(t)) zu lesen, das eine definierte Anzahl (n) von Sequenzen eines pseudozufälligen Signals aufweist;

- mindestens ein Mittel zum Beschaffen von akustischen Wellen (14), die von jedem Lautsprecher (6, 8, 10) in dem Raum (12) verteilt werden, wobei jedes Beschaffungsmittel (14) angepasst ist, die akustischen Wellen in ein numerisches Antwortsignal (Sr(t)) umzuwandeln;

- Mittel (28) zum Messen einer oder der Entfernungen (d1, d2, d3) zwischen jedem Lautsprecher (6, 8, 10) und jedem Beschaffungsmittel (14);

- Mittel (24) zur Berechnung, die geeignet sind, das numerische Antwortsignal (Sr(t)) und ein Signal, das Informationen über die von den Mitteln zur Messung gemessenen Entfernungen (d1, d2, d3) enthält, zu empfangen, wobei die Mittel (24) zur Berechnung geeignet sind, die Schritte des Verfahrens nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8 aus dem Testsignal (St(t)), dem numerischen Antwortsignal (Sr(t)) und dem Signal, das die Informationen über die gemessenen Entfernungen (d1, d2, d3) enthält, durchzuführen.

Claims

1. A method for diagnosing the operating state of a public address system (4) comprising at least one loudspeaker (6, 8, 10) intended to be connected to an audio player (13) and arranged in an at least partly closed space (12), this method including the following steps:

- excitation (31) of the or each loudspeaker (6, 8, 10) using a predetermined test signal (St(t));

- broadcast (32) of acoustic waves representative of said test signal (St(t)) by the or each loudspeaker (6, 8, 10) in said space (12);

- acquisition (34) of a digital response signal (Sr(t)) representative of the acoustic waves broadcast by the or each loudspeaker (6, 8, 10) in said space (12), by at least one acoustic wave acquisition means (14);

- processing (46, 48, 50) of the digital response signal (Sr(t));

- determination (52, 53, 54) of energy distribution coefficients (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) representative of the energy distribution of said digital response signal (Sr(t)), per frequency band; and

- comparison (58, 60) of said energy distribution coefficients (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) with predefined threshold ranges in order to diagnose the operating state (S, MP, DE, OFF, DEPH) of each loudspeaker (6, 8, 10),

characterized in that the test signal (St(t)) comprises a defined number (n) of sequences of a pseudorandom signal, and in that said processing step (46, 48, 50) includes the following steps:

- time partitioning (46) of the digital response signal (Sr(t)) into a number of sequences (Ss(t)) equal to the defined number (n) of sequences of the test signal (St(t));

- determination (46) of an averaged sequence (Sm(t)) of the response signal by calculating the point-to-point average of said sequences (Ss(t)) of the partitioned digital response signal; and

- determination (48) of a sequence (Si(t)) of the impulse response signal from said averaged sequence (Sm(t)) of the response signal.

2. A diagnosis method according to Claim 1, characterized in that said public address system (4) includes several loudspeakers (6, 8,10), and in that the step (46, 48, 50) for processing the digital response signal (Sr(t)) additionally includes a step (50) for determining blocks (T6(t), T8(t), T10(t)) of the impulse response signal (Si(t)), each block (T6(t), T8(t), T10(t)) of the impulse response signal being representative of the acoustic waves broadcast by a single loudspeaker (6, 8, 10) in said space (12).

3. A diagnosis method according to Claim 2, characterized in that the step (52, 53, 54) for determining the energy distribution coefficients (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) comprises a step (54) for filtering the or each block (T6(t), T8(t), T10(t)) of the impulse response signal.

4. A diagnosis method according to any one of Claims 2 and 3, characterized in that the step (52, 53, 54) for determining the energy distribution coefficients (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) comprises a step (52) for calculating energy distribution coefficients per one-third octave in a Wigner-Ville distribution, from the or each block (T6(t), T8(t), T10(t)) of the impulse response signal.

5. A diagnosis method according to any one of Claims 2 to 4, characterized in that the step (52, 53, 54) for determining the energy distribution coefficients (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx) comprises a step (53) for calculating energy distribution coefficients per unit of frequency and per unit of time in a Friedman distribution, from the or each block (T6(t), T8(t), T10(t)) of the impulse response signal.

6. A diagnosis method according to any one of the preceding claims, characterized in that it includes, prior to the step (52, 53, 54) for determining the energy distribution coefficients (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx), the following steps:

- measurement (38) of the distance (d1, d2, d3) between the or each loudspeaker (6, 8, 10) and the or each acoustic wave acquisition means (14);

- calculation (40) of the performance of the public address system (4);

- display (43) of a message indicating said performance (R) and stopping (44) of the diagnosis method when said performance (R) is less than a predefined threshold value; and

- in that said performance (R) is calculated from the following formula:

where:

- R represents the performance;

- Nr represents the sound level received by the acoustic wave acquisition means (14);

- Ne represents the sound level emitted by the loudspeaker or loudspeakers (6, 8, 10); and

- D represents the distance or the average distance between the acoustic wave acquisition means (14) and the loudspeaker or loudspeakers (6, 8, 10).

7. A diagnosis method according to any one for the preceding claims, characterized in that the comparison step (58, 60) is preceded by a step (56) for selecting discriminant coefficients from among said energy distribution coefficients (ayx, byx, cyx, afyx, bfyx, cfyx, dyx, dfyx), and in that the comparison step (58, 60) is performed using at least one binary decision tree (57) containing said discriminant coefficients.

8. A diagnosis method according to any one for the preceding claims, characterized in that the operating state of the public address system (4) determined by said method comprises a healthy (S) loudspeaker (6, 8, 10) operating state, a membrane-pierced (MP) loudspeaker (6, 8, 10) operating state and a degraded (DE) loudspeaker (6, 8, 10) operating state.

9. A device (2) for diagnosing the operating state of a public address system (4) arranged in an at least partly closed space (12) and comprising at least one loudspeaker (6, 8, 10), including:

- a metrological quality audio player (13) intended to be connected to each loudspeaker (6, 8, 10) and able to play a test signal (St(t)) comprising a defined number (n) of sequences of a pseudorandom signal;

- at least one means (14) for acquiring acoustic waves broadcast by each loudspeaker (6, 8, 10) in said space (12), each acquisition means (14) being adapted to transform said acoustic waves into a digital response signal (Sr(t));

- means (28) for measuring the distance or distances (d1, d2, d3) between each loudspeaker (6, 8, 10) and each acquisition means (14);

- calculation means (24) intended to receive the digital response signal (Sr(t)) and a signal containing the distance information (d1, d2, d3) measured by the measuring means, said calculation means (24) being able to execute the steps of the method according to any one of Claims 1 to 8, starting from the test signal (St(t)), from the digital response signal (Sr(t)) and from the signal containing the measured distance information (d1, d2, d3).

Dessins