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Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publicat

Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance du brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l’Ofﬁce européen des brevets. L’opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n’est réputée formée qu’après paiement de la taxe d’opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). Printed by Jouve, 75001 PARIS (FR) Europäisches Patentamt European Patent Office Office européen des brevets (19) EP 0 918 317 B1 *EP000918317B1* (11) EP 0 918 317 B1 (12) FASCICULE DE BREVET EUROPEEN (45) Date de publication et mention de la délivrance du brevet: 27.08.2003 Bulletin 2003/35 (21) Numéro de dépôt: 98402894.4 (22) Date de dépôt: 20.11.1998 (51) Int Cl.7: G10L 21/02 (54) Procédé de filtrage fréquentiel appliqué au débruitage de signaux sonores mettant en oeuvre un filtre de Wiener Verfahren zur Frequenzfilterung mittels eines Wiener Filters für die Geräuschunterdrückung von Audiosignalen Frequency filtering method using a Wiener filter applied to noise reduction of audio signals (84) Etats contractants désignés: DE FR GB NL (30) Priorité: 21.11.1997 FR 9714641 (43) Date de publication de la demande: 26.05.1999 Bulletin 1999/21 (73) Titulaire: THALES AVIONICS S.A. 78141 Vélizy Villacoublay Cédex (FR) (72) Inventeurs: • Pastor, Dominique, Thomson-CSF Prop. Intel. 94117 Arcueil Cedex (FR) • Reynaud, Gérard, Thomson-CSF Prop. Intel. 94117 Arcueil Cedex (FR) • Breton, Pierre-Albert, Thomson-CSF Prop. Intel. 94117 Arcueil Cedex (FR) (74) Mandataire: Beylot, Jacques et al THALES Intellectual Property 31-33 Avenue Aristide Brian 94117 Arcueil Cédex (FR) (56) Documents cités: EP-A- 0 534 837 • ARSLAN L ET AL: "NEW METHODS FOR ADAPTIVE NOISE SUPPRESSION" PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING (ICASSP), DETROIT, MAY 9 - 12, 1995 SPEECH, vol. VOL. 1, 9 mai 1995, pages 812-815, XP000658118 INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS • HANSEN J H L ET AL: "Text-directed speech enhancement employing phone class parsing and feature map constrained vector quantization" SPEECH COMMUNICATION, vol. 21, no. 3, avril 1997, page 169-189 XP004059541 • SUN T S ET AL: "SPEECH ENHANCEMENT USING A TERNARY-DECISION BASED FILTER" PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING (ICASSP), DETROIT, MAY 9 - 12, 1995 SPEECH, vol. VOL. 1, 9 mai 1995, pages 820-823, XP000658120 INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS EP 0 918 317 B1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2 Description [0001] La présente invention concerne un procédé de filtrage fréquentiel mettant en oeuvre un filtre de Wiener. [0002] Elle s'applique notamment, bien que non exclusivement, au débruitage de signaux sonores contenant de la parole captée en milieux bruités et de façon plus générale au débruitage de tous signaux sonores. [0003] Les domaines principaux concernent les communications téléphoniques ou radiotéléphoniques, la reconnais- sance vocale, la prise de son à bord d'aéronefs civils ou militaires, et de façon plus générale de tous véhicules bruyants, les intercommunications de bord, etc. [0004] A titre d'exemple non limitatif, dans le cas d'un aéronef, les bruits résultent des moteurs, de la climatisation, de la ventilation des équipements de bord ou des bruits aérodynamiques. Tous ces bruits sont captés, au moins par- tiellement, par le microphone dans lequel parle le pilote ou un autre membre de l'équipage. En outre, pour ce type d'application en particulier, une des caractéristiques des bruits est d'être très variables dans le temps. En effet, ils sont très dépendants du régime de fonctionnement des moteurs (phase de décollage, régime stabilisé, etc.). Les signaux utiles, c'est-à-dire les signaux représentant les conversations, présentent également des particularités : ils sont le plus souvent de brève durée. [0005] Enfin, quelle que soit l'application envisagée, si on s'intéresse au "voisement", on peut mettre en évidence certaines particularités. Comme il est connu, le voisement concerne des caractéristiques élémentaires de morceaux de parole, et plus précisément concerne les voyelles, ainsi qu'une partie des consonnes : "b", "d", "g", "j", etc. Ces lettres se caractérisent par un signal audiophonique de structure pseudo-périodique. [0006] En traitement de la parole, il est courant de considérer que les régimes stationnaires, notamment le voisement précité, s'établissent sur des durées comprises entre 10 et 20 ms. Cet intervalle de temps est caractéristique des phénomènes élémentaires de la production de la parole et sera dénommé trame ci-après. [0007] Aussi, il est usuel que les procédé de débruitage prennent en compte cette caractéristique importante des signaux sonores comprenant de la parole. [0008] Ces procédés comprennent généralement les étapes principales suivantes : un découpage en trames du signal audiophonique à débruiter, le traitement de ces trames par une opération de transformée de Fourier (ou d'une transformée similaire) pour passer dans le domaine fréquentiel, le traitement de débruitage proprement dit par filtrage numérique, et un traitement, dual du premier, par une transformée de Fourier inverse, pour revenir dans le domaine temporel. La dernière étape consiste en une reconstruction du signal. Cette reconstruction peut être obtenue en mul- tipliant chacune des trames par une fenêtre de pondération. [0009] Un des filtres numériques les plus utilisés pour ce type d'application est le filtre de Wiener, en particulier un filtre de Wiener dit optimal. Celui-ci présente l'avantage de traiter de façon différenciée les trames successives. [0010] En d'autres termes, et de façon plus générale, Le filtrage optimal de Wiener se trouve au centre des méthodes optimales de traitement du signal, basées sur les caractéristiques statistiques du second ordre et donc de la notion de corrélation. [0011] Le filtrage de Wiener permet la séparation des signaux par décorrélation. Son importance est liée à la sim- plicité des calculs théoriques. En outre, il peut s'appliquer à une multitude de processus particuliers, et notamment, en ce qui concerne l'application préférée visée par l'invention, l'extraction d'un bruit polluant un signal de parole. [0012] Cependant, dans l'art connu, un problème classique rencontré lors du débruitage par filtrage de Wiener est la présence d'un bruit, appelé bruit musical, qui dégrade la perception du signal débruité. Ce bruit musical est dû aux fluctuations des densités spectrales du bruit présent dans le signal d'entrée. Pour certaines trames, en effet, la densité spectrale du bruit est supérieure, au moins sur un canal fréquentiel, à celle du modèle de bruit que l'on utilise dans ces techniques. Dans ce cas, les mécanismes propres au filtrage de Wiener provoquent l'apparition d'un bruit résiduel sur le signal débruité. Celui-ci est particulièrement désagréable d'un point de vue perceptuel de part son instabilité. En effet, lors de l'écoute d'un signal de parole, on distingue des bruits résiduels sous la forme de "glouglou", qui s'apparente à des distorsions que l'on peut attribuer à une grande variabilité du bruit polluant le signal de parole débruité ou signal "utile". [0013] L'invention se fixe donc pour but de pallier les inconvénients des procédés de filtrage de l'art connu, notam- ment l'inconvénient principal qui vient d'être rappelé : la présence d'un bruit résiduel parasite dans le signal débruité, dit "bruit musical". L'invention vise, de façon plus générale, à augmenter l'intelligibilité de la parole, dans son application principale. [0014] En vue d'atténuer fortement les effets du bruit musical, l'invention tire profit des deux observations expéri- mentales suivantes : - la probabilité de bruit musical est d'autant plus forte que l'estimée des densités spectrales du bruit est instable d'une trame à l'autre ; - la probabilité de présence de bruit musical est d'autant plus forte que l'estimée de la densité spectrale du bruit est EP 0 918 317 B1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 faible par rapport à sa densité spectrale réelle. [0015] Selon une caractéristique principale de l'invention, le filtre de Wiener utilisé pour le filtrage numérique est modifié de façon optimisée en y introduisant un terme de compensation énergétique visant à surestimer le niveau de bruit. En outre, ce terme de compensation est adaptatif. [0016] L'invention a donc pour objet un procédé de filtrage fréquentiel pour le débruitage de signaux sonores bruités constitués de signaux sonores dits utiles mélangés à des signaux de bruit, le procédé comprenant au moins une étape de découpage desdits signaux sonores en une série de trames identiques d'une longueur déterminée et une étape de filtrage fréquentiel à l'aide d'un filtre de Wiener, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, les étapes suivantes : - élaboration à partir desdits signaux bruités d'un modèle de bruit sur un nombre N déterminé desdites trames, N étant compris entre des bornes minimale et maximale prédéterminées ; - application d'une transformée de Fourier auxdites N trames ; - estimation, pour chaque trame dudit modèle, de la densité spectrale de cette trame ; - estimation de la densité spectrale moyenne dudit modèle de bruit ; - calcul, à partir de ces deux estimations, d'un coefficient de surestimation statistique, ledit coefficient statistique étant égal au rapport maximal, pour lesdites N trames du modèle de bruit, entre le maximum de la densité spectrale d'une trame considérée dudit modèle de bruit, et le maximum de la densité spectrale estimée du modèle de bruit ; - estimation, pour chaque uploads/Science et Technologie/ ep0918317b1.pdf