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WO2019138187A1 - Procede et dispositif ameliores pour indiquer un cap c a un utilisateur - Google Patents

Procede et dispositif ameliores pour indiquer un cap c a un utilisateur Download PDF

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WO2019138187A1
WO2019138187A1 PCT/FR2019/050043 FR2019050043W WO2019138187A1 WO 2019138187 A1 WO2019138187 A1 WO 2019138187A1 FR 2019050043 W FR2019050043 W FR 2019050043W WO 2019138187 A1 WO2019138187 A1 WO 2019138187A1
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WO
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unit
user
orientation data
head
inertial
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/050043
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Inventor
Arnaud LENGLET
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Esthesix
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Publication date
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    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
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    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/01—Enhancing the perception of the sound image or of the spatial distribution using head related transfer functions [HRTF's] or equivalents thereof, e.g. interaural time difference [ITD] or interaural level difference [ILD]

Definitions

  • the invention lies in the field of assistance to the orientation of a person. More specifically, the invention relates to a device for indicating a heading to a person.
  • Devices are known to assist a person to maintain a direction of movement and in particular a blind or visually impaired person.
  • GPS are powerful to give global direction indications. They give a global course, but do not make sure that the pedestrian follows precisely this course. If the user deviates from his heading during a trip, the GPS will only indicate it after a moment that can be considered too long. In this case it is impossible to orient oneself in an unknown or unsuitable environment. In addition, the accuracy of GPS in the city is very insufficient and does not allow satisfactory guidance.
  • a white cane provides effective guidance when the environment has touch marks: curb, wall, ground guide, etc. In an open environment, the white cane does not effectively guide a person in a straight line.
  • the current tools are all dependent on the environment: tactile cues for the white cane, good reception of the signal for the GPS, and are therefore not suitable for all environments.
  • An object of the invention is in particular to overcome all or part of the aforementioned drawbacks.
  • a device suitable for being worn by a user and arranged to indicate a heading to the user comprising:
  • an inertial unit said head, arranged to be carried by the head of the user and to generate orientation data relating to the direction of the head;
  • a central processing unit configured for:
  • a listening unit arranged to reproduce the audio signal generated and intended to be carried by the head.
  • the user can easily move in the direction of a heading, which overcomes the aforementioned drawbacks.
  • the orientation data may comprise one or more information items, chosen in particular from the set of angles of roll, pitch and heading.
  • the listening unit can be including a stereo headset.
  • the listening unit comprises bone conduction headphones.
  • bone conduction headphones The advantage of bone conduction is to allow open listening, that is to say without obstructing the ear canal. It is advantageous not to obstruct the auditory canal, especially for the visually impaired.
  • the listening unit may comprise "open" earphones, that is to say headphones that do not obstruct the ear canal.
  • the central unit is further configured to determine a haptic signal from the heading and orientation data, the device further comprising vibration means configured to generate said haptic signal.
  • the CPU may further be configured to generate a plurality of distinct haptic signals, eg, discrete vibrations, based on heading or orientation data, their evolution, or reprocessing of these data.
  • haptic grammar implanted in the central unit and which includes a set of predetermined rules, and / or evolutionary, aiming at associating vibrations, or sequences of vibrations, according to data of heading and / or d guidance, their evolution, or a reprocessing of these data.
  • the central unit may be further configured to determine an evolution of the user's position between a first and a second position, and to determine a modified binaural signal from said evolution between the two positions, the a central processing unit furthermore being configurable to generate the audio signal from the modified binaural signal modified.
  • the central unit can also be configured to determine the modified binaural signal from the binaural signal determined in the first position and the amplification of the evolution of the position of the binaural signal. user between the two positions.
  • the user can be quickly comforted or contradicted in his choice of movements by an amplification of the binaural signal variations between two displacements.
  • the central unit may further be configured to determine voice instructions from the received orientation data and heading, and to add the determined voice instructions to the audio signal.
  • Voice prompts can be "13 o'clock” or "6 o'clock” type. The voice prompts can remove the doubt about the location of the virtual sound source, and therefore the heading, when it is exactly in front of, or exactly behind the user. The voice prompts further improve the user's guidance.
  • the device may furthermore comprise an inertial unit, called a neck unit, arranged to be worn at the level of the user's neck and generate orientation data, the head inertial unit being furthermore configured to generate data from the user. orientation and the inertial neck unit being further configured to generate orientation data.
  • the central processing unit can be further configured to:
  • the central unit is arranged to be worn by the user.
  • the central unit is arranged at a distance from the user.
  • the device then comprises means for communicating the position data generated by the head inertial unit, possibly position data generated by the inertial central unit to the central unit, and means for communicating the audio signal generated by the central unit. central unit to the listening unit.
  • the device according to the invention comprises two or more units, inertial head unit, each being intended to be worn by a user and two listening units, each being intended to be worn by one of the users, the central unit being configured to generate different audio signals for different users.
  • the geographical positioning unit may for example be a GPS reception module, a GALILEO module or a GLONASS module.
  • a method of indicating a heading to a user comprising:
  • a generation of orientation data by an inertial unit said head, arranged to be carried by the head of the user and to generate orientation data relating to the direction of the head,
  • the method may comprise a determination by the central unit of a haptic signal from the orientation data and a generation of said haptic signal from vibration means.
  • the method may further comprise a determination by the central unit of an evolution of the position of the user between a first and a second position, and a modification by the central unit of the binaural signal determined from said evolution between the two positions, the generation by the central processing unit comprising the modified binaural signal modified.
  • the modified binaural signal can be determined on the one hand from the binaural signal determined in the first position and on the other hand from an amplification of the evolution of the position of the user between the two positions.
  • the user can be quickly comforted or contradicted in his choice of movements by an amplification of the binaural signal variations between two displacements.
  • the heading indication method may comprise, prior to the generation of orientation data by the inertial unit, a step of determining the heading to be indicated to the user, the determining step comprising one and / or several , the following steps:
  • the processing unit may further be configured to generate the binaural sound from at least one parameter describing a physical characteristic of the cranial box and / or of one and / or two of the user's ears.
  • HRTF transfer functions for the English Head Related Transfer Function.
  • the method can further implement an inertial unit, called neck, arranged to be worn at the neck of the user and generate orientation data.
  • an inertial unit called neck
  • the method may further comprise generation of orientation data by the head inertial unit and generation of orientation data by the inertial head unit, the central processing unit being further configured to:
  • Synchronization can begin with a calibration phase of the inertial head unit.
  • the user can ask himself to perform a particular movement of head, then to remain still for a few seconds. Magnetic north can thus be found (and stabilized) by the head inertial unit.
  • the inertial neck unit can be synchronized to this value. In this way, the two inertial units can have the same reference north.
  • the inertial unit of the neck can become the reference inertial unit.
  • this can be corrected by adding / subtracting the difference between the north indicated by the inertial neck unit, and the north indicated by the head inertial unit.
  • the heading indication method may further comprise adding voice instructions to the audio signal by the central unit.
  • the heading indication method may comprise a step of restitution by the listening unit of the last voice instructions and / or the last audio signal generated.
  • the step of restitution can be triggered by supporting a user on a predetermined part of the listening unit or a device operatively connected to the listening unit, for example a touch screen of a mobile phone. It is a mechanism that makes the user decision-maker when the information is given again, which tends to limit cognitive fatigue.
  • a computer program product downloadable from a communication network and / or stored on a computer readable medium and / or executable by a microprocessor, and loadable in an internal memory a calculation unit, comprising program code instructions which, when executed by the computing unit, implement the steps of the method according to the second aspect of the invention, or one or more of his improvements.
  • FIG. 1 schematically represents an embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 diagrammatically represents a detail of two steps of an embodiment of a method according to the invention
  • FIG. 3 diagrammatically represents a possible treatment of a binaural signal emitted according to an embodiment of a method according to the invention.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described, subsequently isolated from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient. to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • This selection comprises at least one characteristic, preferably functional without structural details, or with only a part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • the device 1 comprises:
  • An inertial unit 2 said head, arranged to be worn at the head of the user.
  • an inertial unit 3 called a neck unit, arranged to be worn at the level of the user's neck,
  • a central processing unit 4 here a microprocessor of a smartphone, carried by the user,
  • a listening unit 5 which in the particular embodiment comprises an amplifier 6 and earphones 7 with bone conduction.
  • the method 100 comprises:
  • the method Prior to the generation of orientation data 102 by the inertial unit 2, the method comprises a step of determining the heading C to be indicated to the user comprising the following steps:
  • step of determining the heading C to be indicated to the user comprising the following steps:
  • the device 1 may further include a camera, calibrate the inertial unit 2 to determine an initial heading while the head of the user is oriented towards the heading,
  • the processing unit 4 is further configured to determine a haptic signal from the heading and the orientation data.
  • the device 1 further comprises vibration means (not shown) and configured to generate said haptic signal.
  • the central unit can be configured to vibrate the vibrator disposed on the left side of the user.
  • the central unit can be configured to vibrate the vibrator disposed on the right side of the user.
  • the processing unit 4 is furthermore configured to generate the binaural sound 11 from at least one parameter describing a physical characteristic of the cranial box and / or of the one and / or or two of the user's ears.
  • the two sub-steps 102 and 104 for generating orientation data 8 and 9 are now more precisely described by the head inertial unit 2 and the inertial unit 3 of the neck.
  • Substeps 102 and 104 for generating the orientation data 8 and 9 include:
  • a rectification 140 from the rectification coefficient 13, of the orientation data 8 'generated by the head inertial unit 2 and the orientation data 9' generated by the inertial unit 3 of the neck, to determine, respectively, the orientation data 8 of the head 2 inertial unit and the orientation data 9 of the inertial unit 3 neck.
  • the central unit 4 is further configured to determine voice instructions from the received orientation data 8 and heading C, and to add said determined voice instructions to the audio signal 12.
  • FIG. 3 illustrates an evolution of the angular position of the user's head, according to 4 temporal instants, in the time that elapses from left to right of the figure.
  • T0 the user looks in front.
  • T1 the user looks to his right.
  • T2 the user looks in front.
  • T3 the user looks on his left.
  • the position of the user does not evolve in the plane, but only angularly around the vertical axis y.
  • Figure 3 indicates, according to an angular convention, the angular position of the head of the user.
  • the head of the user has an axis of rotation equal to 0 when the user looks straight, that is to say to the reader of the present application.
  • the angle of rotation of the head is counted positively when the head of the user is oriented towards the left of the user, that is to say to the right of the figure.
  • the angle of rotation of the head is counted negatively when the head of the user is oriented to the right of the user, that is to say to the left of the figure.
  • FIG. 3 shows the longitudinal evolution of the audio signal comprising the binaural signal determined by the processing unit.
  • the method according to the invention which is illustrated in FIG. 3 comprises an audio signal processing step generated by the generation step 1 14.
  • the processing step comprises a modulation of the amplitude of the audio signal generated from an instantaneous direction of rotation about the vertical axis determined by the inertial head unit.
  • the amplitude of the signal on the right channel decreases as the angle between the direction of the head and the direction of the target decreases.
  • the amplitude of the signal on the left-side channel increases as the angle between the direction of the head and the direction of the target decreases.
  • the signal amplitude of the right side channel goes from 75% to 50% between the times T0 and T1.
  • the signal amplitude of the left side channel changes from 25% to 50% between the times TO and T1.
  • An equal amplitude is observed in both ears when the head is in the direction of the target.
  • the amplitude of the signal on the right side channel increases as the angle between the direction of the head and the direction of the target increases.
  • the amplitude of the signal on the left-side channel decreases as the angle between the direction of the head and the direction of the target increases.
  • the signal amplitude of the right-hand side channel changes from 50% to 75% between the instants T1 and T2, then from 75% to 95% between the instants T2 and T3.
  • the signal amplitude of the left-hand channel goes from 50% to 25% between the instants T1 and T2, then from 25% to 5% between the instants T2 and T3. The maximum amplitude difference is therefore higher as the user's head moves away from the target.
  • the convention allows the user to determine if the evolution of the orientation of his head is approaching or moving away from the direction of the target. It is therefore a method of dynamic indication of the course to follow.
  • the central unit 4 is further configured to determine voice instructions from the received orientation data 8 and heading C, and to add said determined voice instructions to the audio signal 12.
  • a voice instruction is "right".
  • a voice instruction is "straight”.
  • a voice instruction is "right”.
  • a voice instruction is "right”.
  • the method according to the invention may comprise a step of determining the speed of advance of the user from data from the head and / or neck inertial unit.
  • the heading may be indicated repeatedly to the user, for example by increasing the repetition frequency when the user moves away from the heading.
  • the heading may also be indicated repeatedly, taking into account the speed of the user, for example by increasing the repetition frequency with the increase in the speed of advance.
  • the method may comprise a step of determining an evolution of the position of the user, and a modification of the binaural signal determined according to said evolution, the generation by the central processing unit comprising the determined binaural signal amended.
  • the difference between the binaural signal SP1 and SP2 will be very small, and not may not be perceptible to any user, especially a hard-of-hearing user.
  • the SP2 signal will be changed so that it is the one that would result from a correct move of 10 meters in the right direction. This can be directly determined by the central unit.
  • the SP2 signal will be changed so that it is the one that would result from an incorrect move of 10 meters in the wrong direction. This can be directly determined by the central unit.
  • the user can be quickly comforted or contradicted in his choice of movements by an amplification of the binaural signal variations between two displacements.
  • the invention is not limited to the examples that have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
  • the various features, shapes, variants and embodiments of the invention may be associated with each other in various combinations to the extent that they are not incompatible or exclusive of each other.

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Abstract

Dispositif (1) convenant à être porté par un utilisateur et agencé pour indiquer un cap (C) audit utilisateur, comportant : une centrale inertielle (2), dite de tête, agencée pour être portée par la tête dudit utilisateur et pour générer des données d'orientation (8) relatives à la direction de ladite tête ; une unité centrale de traitement (4) configurée pour : placer une source sonore virtuelle (10) dans la direction dudit cap, recevoir lesdites données d'orientation, déterminer un signal binaural (11) résultant d'une émission sonore par ladite source virtuelle, reçu au niveau des oreilles de l'utilisateur et à partir desdites données d'orientation reçues, générer un signal audio (12), comportant le signal binaural déterminé ; une unité d'écoute (5) agencée pour restituer le signal audio généré et destinée à être portée au moins en partie par ladite tête.

Description

Procédé et dispositif améliorés pour indiquer un cap C à un utilisateur
Domaine technique
L’invention se situe dans le domaine de l’assistance à l’orientation d’une personne. Plus précisément, l’invention concerne un dispositif pour indiquer à un cap à une personne.
État de la technique antérieure
On connaît des dispositifs pour assister une personne à conserver une direction de déplacement et notamment une personne aveugle ou malvoyante.
Par exemple, il existe des GPS pour piétons. Les GPS sont performants pour donner des indications de direction de type global. Ils donnent un cap global, mais ne permettent pas de s’assurer que le piéton suit précisément ce cap. Si l’utilisateur dévie de son cap en cours d’un déplacement, le GPS ne l’indiquera qu’après un moment qui peut être considéré comme trop long. Il est dans ce cas impossible de s’orienter dans un environnement inconnu ou inadapté. En outre, la précision du GPS en ville est très insuffisante et ne permet pas un guidage satisfaisant.
Une canne blanche permet un guidage efficace lorsque l’environnement comporte des repères tactiles : bord d’un trottoir, mur, bande guidage au sol, etc. Dans un environnement ouvert, la canne blanche ne permet pas de guider efficacement une personne en ligne droite.
Aussi, les outils actuels sont tous tributaires de l’environnement : repères tactiles pour la canne blanche, bonne réception du signal pour le GPS, et ne sont donc pas adaptés à tous les environnements.
Aucune solution satisfaisante ne permet aujourd’hui à une personne aveugle de se déplacer seule avec confiance — sans chien, sans guide — du fait de cette problématique de déviation qui complique la navigation. Cette problématique est d’autant plus handicapante que l’environnement est inconnu à la personne. Exposé de l’invention
Un but de l’invention est notamment de remédier à tout ou partie des inconvénients précités.
Selon un premier aspect de l’invention, il est proposé un dispositif convenant à être porté par un utilisateur et agencé pour indiquer un cap à l’utilisateur, comportant :
- une centrale inertielle, dite de tête, agencée pour être portée par la tête de l’utilisateur et pour générer des données d’orientation relatives à la direction de la tête ;
- une unité centrale de traitement configurée pour :
o placer une source sonore virtuelle dans la direction du cap,
o recevoir les données d’orientation, et
o déterminer un signal binaural résultant d’une émission sonore par la source virtuelle, reçu au niveau des oreilles de l’utilisateur et à partir des données d’orientation reçues,
o générer un signal audio comportant le signal binaural déterminé,
- une unité d’écoute agencée pour restituer le signal audio généré et destinée à être portée par la tête.
Avec le dispositif selon le premier aspect de l’invention, l’utilisateur peut aisément se déplacer dans la direction d’un cap, ce qui remédie aux inconvénients précités.
Les données d’orientation peuvent comprendre une ou plusieurs informations, notamment choisies parmi l’ensemble des angles de roulis, de tangage et de cap.
L’unité d’écoute peut être notamment un casque stéréo.
De préférence, l’unité d’écoute comporte des écouteurs à conduction osseuse. L’intérêt de la conduction osseuse est de permettre une écoute ouverte, c’est-à-dire sans obstruer le conduit auditif. Il est avantageux de ne pas obstruer le conduit auditif, notamment pour des personnes malvoyantes. Bien entendu, plus généralement, l’unité d’écoute peut comporter des écouteurs « ouverts », c’est-à-dire des écouteurs qui n’obstruent pas le conduit auditif.
Selon une possibilité, l’unité centrale est en outre configurée pour déterminer un signal haptique à partir du cap et des données d’orientation, le dispositif comportant en outre des moyens de vibration configurés pour générer ledit signal haptique. L’unité centrale peut être en outre configurée pour générer une pluralité de signaux haptiques distincts, par exemple des vibrations distinctes, en fonction de des données de cap ou d’orientation, de leur évolution, ou d’un retraitement de ces données.
On peut par extension parler de « grammaire haptique » implantée dans l’unité centrale et qui comporte un ensemble de règles prédéterminées, et/ou évolutives, visant à associer des vibrations, ou séquences de vibrations, en fonction données de cap et/ou d’orientation, de leurs évolutions, ou d’un retraitement de ces données.
De préférence, l’unité centrale peut être en outre configurée pour déterminer une évolution de la position de l’utilisateur entre une première et une deuxième position, et pour déterminer un signal binaural modifié à partir de ladite évolution entre les deux positions, l’unité centrale de traitement pouvant en outre être configurée pour générer le signal audio à partir du signal binaural déterminé modifié.
Avantageusement, l’unité centrale peut en outre être configurée pour déterminer le signal binaural modifié à partir d’une part du signal binaural déterminé dans la première position et d’autre part d’une amplification de l’évolution de la position de l’utilisateur entre les deux positions. Ainsi, l’utilisateur peut être rapidement réconforté ou contredit dans ses choix de déplacements par une amplification des variations de signaux binauraux entre deux déplacements.
Avantageusement, l’unité centrale peut en outre être configurée pour déterminer des instructions vocales à partir des données d’orientation reçues et du cap, et pour ajouter les instructions vocales déterminées au signal audio. Des instructions vocales peuvent être du type « à 13 heures » ou encore « à 6 heures ». Les instructions vocales peuvent permettre de lever le doute sur la localisation de la source sonore virtuelle, et donc du cap, lorsque celle-ci est exactement devant, ou exactement derrière l’utilisateur. Les instructions vocales améliorent encore le guidage de l’utilisateur.
Préférablement, le dispositif peut comporter en outre une centrale inertielle, dite de cou, agencée pour être portée au niveau du cou de l’utilisateur et générer des données d’orientations, la centrale inertielle de tête étant en outre configurée pour générer des données d’orientation et la centrale inertielle de cou étant en outre configurée pour générer des données d’orientation. Avantageusement, l’unité centrale de traitement peut être en outre configurée pour :
- synchroniser la boussole de la centrale inertielle de tête et la boussole de la centrale inertielle de cou et déterminer un coefficient de rectification,
- rectifier, à partir dudit coefficient de rectification, les données d’orientations générées par la centrale inertielle de tête et les données d’orientations générés par la centrale inertielle de cou, pour déterminer, respectivement, les données d’orientations de la centrale inertielle de tête et les données d’orientations de la centrale inertielle de cou.
Selon une possibilité avantageuse, l’unité centrale est agencée pour être portée par l’utilisateur.
Selon une autre possibilité, l’unité centrale est disposée à distance de l’utilisateur. Le dispositif comporte alors des moyens de communication des données de position générées par la centrale inertielle de tête— éventuellement des données de position générées par centrale inertielle de cou— à destination de l’unité centrale et des moyens de communication du signal audio généré par l’unité centrale à destination de l’unité d’écoute.
On comprend qu’il est aussi possible que le dispositif selon l’invention comporte deux, ou plus unités, centrale inertielle de tête, chacune étant destinée à être portée par un utilisateur et deux unités d’écoute, chacune étant destinée à être portée par l’un des utilisateurs, l’unité centrale étant configurée pour générer différents signaux audio à destination des différents utilisateurs.
L’unité de positionnement géographique peut par exemple être un module de réception GPS, un module GALILEO ou encore un module GLONASS.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un procédé d’indication d’un cap à un utilisateur, comportant :
- une génération de données d’orientation par une centrale inertielle, dite de tête, agencée pour être portée par la tête de l’utilisateur et pour générer des données d’orientation relatives à la direction de la tête,
- un placement, par une unité centrale de traitement, d’une source sonore virtuelle dans la direction du cap,
- une réception, par l’unité centrale de traitement, des données d’orientation, et - une détermination, par l’unité centrale de traitement, d’un signal binaural résultant d’une émission sonore par la source virtuelle, reçu au niveau des oreilles de l’utilisateur et à partir des données d’orientation reçues,
- une génération, par l’unité centrale de traitement, d’un signal audio, comportant le signal binaural déterminé,
- une restitution, par une unité d’écoute destinée à être portée par la tête, du signal audio généré.
Selon un mode de réalisation, le procédé peut comporter une détermination par l’unité centrale d’un signal haptique à partir des données d’orientation et une génération dudit signal haptique à partir de moyens de vibration.
De préférence, le procédé peut comporter en outre une détermination par l’unité centrale d’une évolution de la position de l’utilisateur entre une première et une deuxième position, et une modification par l’unité centrale du signal binaural déterminé à partir de ladite évolution entre les deux positions, la génération par l’unité centrale de traitement comportant le signal binaural déterminé modifié.
Avantageusement, le signal binaural modifié peut être déterminé à partir d’une part du signal binaural déterminé dans la première position et d’autre part d’une amplification de l’évolution de la position de l’utilisateur entre les deux positions. Ainsi, l’utilisateur peut être rapidement réconforté ou contredit dans ses choix de déplacements par une amplification des variations de signaux binauraux entre deux déplacements.
Le procédé d’indication de cap peut comporter, préalablement à la génération de données d’orientation par la centrale inertielle, une étape de détermination du cap à indiquer à l’utilisateur, l’étape de détermination comportant l’une et/ou plusieurs, des étapes suivantes :
- orienter la tête de l’utilisateur en direction d’un cap,
- calibrer la centrale inertielle pour déterminer un cap initial alors que la tête de l’utilisateur est orientée en direction du cap,
- configurer l’unité centrale de traitement pour placer la source sonore virtuelle dans la direction du cap initial.
Dans un mode de réalisation préféré du procédé d’indication de cap, l’unité de traitement peut en outre être configurée pour générer le son binaural à partir d’au moins un paramètre décrivant une caractéristique physique de la boîte crânienne et/ou de l’une et/ou deux des oreilles de l’utilisateur. On peut par exemple utiliser des fonctions de transfert HRTF (pour l’anglais Head Related Transfer Function).
Le procédé peut en outre mettre en œuvre une centrale inertielle, dite de cou, agencée pour être portée au niveau du cou de l’utilisateur et générer des données d’orientations.
Le procédé peut comporter en outre une génération de données d’orientation par la centrale inertielle de tête et une génération de données d’orientation par la centrale inertielle de cou, l’unité centrale de traitement étant en outre configurée pour :
- synchroniser la boussole de la centrale inertielle de tête et la boussole de la centrale inertielle de cou et déterminer un coefficient de rectification,
- rectifier, à partir dudit coefficient de rectification, les données d’orientations générées par la centrale inertielle de tête et les données d’orientations générées par la centrale inertielle de cou, pour déterminer, respectivement, les données d’orientations de la centrale inertielle de tête et les données d’orientations de la centrale inertielle de cou.
La synchronisation peut commencer par une phase de calibration de la centrale inertielle de tête.
L'utilisateur peut se voire demander d’effectuer un mouvement particulier de tête, puis de rester immobile pendant quelques secondes. Le nord magnétique peut ainsi être trouvé (et stabilisé) par la centrale inertielle de tête.
Lorsque que le nord magnétique est stabilisé, la centrale inertielle de cou peut être synchronisée sur cette valeur. De cette façon, les deux centrales inertielles peuvent disposer du même nord de référence.
Au cours de l'utilisation, la centrale inertielle du cou peut devenir la centrale inertielle de référence. Lors d'une indication de direction donnée par la centrale inertielle de tête, celle-ci peut être corrigée en ajoutant/soustrayant la différence entre le nord indiqué par la centrale inertielle de cou, et le nord indiqué par la centrale inertielle de tête.
Avantageusement, le procédé d’indication de cap peut en outre comporter un ajout d’instructions vocales au signal audio par l’unité centrale.
Selon une possibilité, le procédé d’indication de cap peut comprendre une étape de nouvelle restitution par l’unité d’écoute des dernières instructions vocales et/ou du denier signal audio généré. L’étape de nouvelle restitution peut être déclenchée par appui d’un utilisateur sur une partie prédéterminée de l’unité d’écoute ou d’un dispositif fonctionnellement raccordé à l’unité d’écoute, par exemple un écran tactile d’un téléphone portable. C'est un mécanisme qui rend l'utilisateur décideur du moment auquel l'information lui est à nouveau donnée, ce qui tend ainsi à limiter la fatigue cognitive.
Selon encore un autre aspect de l’invention, il est proposé un produit programme d’ordinateur, téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur, et chargeable dans une mémoire interne d’une unité de calcul, comportant des instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’unité de calcul, mettent en œuvre les étapes du procédé selon le deuxième aspect de l’invention, ou l’un ou plusieurs de ses perfectionnements.
Description des figures
D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 représente schématiquement, un mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention,
La figure 2 représente schématiquement un détail de deux étapes d’un mode de réalisation d’un procédé selon l’invention,
La figure 3 représente schématiquement un traitement possible d’un signal binaural émis selon un mode de réalisation d’un procédé selon l’invention.
Description de mode de réalisation
Les modes de réalisation décrits ci-après n’étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites, par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au(x) mode(s) de mise en œuvre décrit(s) et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
Sur les figures, un élément apparaissant sur plusieurs figures conserve la même référence.
En référence aux figures 1 à 3, il est maintenant décrit en même temps un mode de réalisation d’un dispositif 1 selon l’invention et un procédé 100 d’indication d’un cap C à un utilisateur.
Le dispositif 1 comporte :
- une centrale inertielle 2, dite de tête, agencée pour être portée au niveau de la tête de l’utilisateur.
- une centrale inertielle 3, dite de cou, agencée pour être portée au niveau du cou de l’utilisateur,
- une unité centrale de traitement 4, ici un microprocesseur d’un smartphone, portée par l’utilisateur,
- une unité d’écoute 5, qui dans le mode de réalisation particulier comporte un amplificateur 6 et des écouteurs 7 à conduction osseuse.
Le procédé 100 comporte :
- une génération 102 de données d’orientation 8 relatives à la direction de la tête par la centrale inertielle 2 de tête,
- une génération 104 de données d’orientation 9 par la centrale inertielle 3 de cou,
- un placement 106, par l’unité centrale de traitement 4, d’une source sonore virtuelle
10 dans la direction du cap C,
- une réception 108, par l’unité centrale de traitement 4, des données d’orientation
8, et
- une réception 110, par l’unité centrale de traitement 4, des données d’orientation
9, et
- une détermination 112, par ladite unité centrale de traitement 4, d’un signal binaural
11 résultant d’une émission sonore par la source virtuelle 10, reçu au niveau des oreilles de l’utilisateur et à partir desdites données d’orientation reçues 8 et 9, - une génération 1 14, par ladite unité centrale de traitement 4, d’un signal audio 12, comportant le signal binaural 1 1 déterminé,
- une amplification 1 16, par l’amplificateur 6, du signal audio 12 généré,
- une restitution 1 18, par les écouteurs 7, dudit signal audio amplifié.
Préalablement à la génération 102 de données d’orientation par la centrale inertielle 2, le procédé comporte une étape de détermination du cap C à indiquer à l’utilisateur comportant les étapes suivantes :
- orienter la tête de l’utilisateur en direction d’un cap,
- calibrer la centrale inertielle 2 pour déterminer un cap initial alors que la tête de l’utilisateur est orientée en direction du cap,
- configurer l’unité centrale de traitement 4 pour placer la source sonore virtuelle 10 dans la direction du cap initial.
Alternativement à, ou en complément de, la présence de la centrale inertielle 2, il est proposé l’étape de détermination du cap C à indiquer à l’utilisateur comportant les étapes suivantes :
- orienter la tête de l’utilisateur en direction d’un cap,
- configurer l’unité centrale de traitement 4 pour placer la source sonore virtuelle 10 dans la direction du cap en direction de laquelle la tête de l’utilisateur est orientée.
Dans cette configuration, le dispositif 1 peut comporter en outre une caméra, calibrer la centrale inertielle 2 pour déterminer un cap initial alors que la tête de l’utilisateur est orientée en direction du cap,
Dans le mode de réalisation du dispositif 1 , l’unité de traitement 4 est en outre configurée pour déterminer un signal haptique à partir du cap et des données d’orientation. Le dispositif 1 comporte en outre des moyens de vibration (non représentés) et configurés pour générer ledit signal haptique.
Par exemple, il peut exister un vibrateur porté sur le côté gauche de l’utilisateur et un vibrateur porté sur le côté droit de l’utilisateur.
Lorsque le cap est situé plus à gauche que les données d’orientation, l’unité centrale peut être configurée pour mettre en vibration le vibrateur disposé du côté gauche de l’utilisateur. Lorsque le cap est situé plus à droite que les données d’orientation, l’unité centrale peut être configurée pour mettre en vibration le vibrateur disposé du côté droit de l’utilisateur.
Dans le mode de réalisation du dispositif 1 , l’unité de traitement 4 est en outre configurée pour générer le son binaural 11 à partir d’au moins un paramètre décrivant une caractéristique physique de la boîte crânienne et/ou de l’une et/ou deux des oreilles de l’utilisateur.
En référence à la figure 2, il est maintenant décrit plus précisément les deux sous- étapes 102 et 104 de génération de données d’orientations 8 et 9 par la centrale inertielle 2 de tête et la centrale inertielle 3 de cou.
Les sous-étapes 102 et 104 de génération des données d’orientations 8 et 9 comprennent :
- une génération 102’ de données d’orientation 8’ par la centrale inertielle 2 de tête et
- une génération 104’ de données d’orientation 9’ par la centrale inertielle de cou,
- une synchronisation 120 de la boussole de la centrale inertielle 2 de tête et de la boussole de la centrale inertielle 3 de cou et une détermination d’un coefficient de rectification 13,
- une rectification 140, à partir coefficient de rectification 13, des données d’orientations 8’ générées par la centrale inertielle 2 de tête et des données d’orientations 9’ générées par la centrale inertielle 3 de cou, pour déterminer, respectivement, les données d’orientations 8 de la centrale inertielle 2 de tête et les données d’orientations 9 de la centrale inertielle 3 de cou.
Dans le mode de réalisation du dispositif 1 , l’unité centrale 4 est en outre configurée pour déterminer des instructions vocales à partir des données d’orientation reçues 8 et du cap C, et pour ajouter lesdites instructions vocales déterminées au signal audio 12.
Plus particulièrement en référence à la Figure 3, il est maintenant décrit un son binaural pouvant être généré par l’unité centrale 4.
Dans une partie supérieure, la figure 3 illustre une évolution de la position angulaire de la tête de l’utilisateur, selon 4 instants temporels, dans le temps qui s’écoule de gauche à droite de la figure. A un instant temporel T0, l’utilisateur regarde en face. A un instant temporel T1 , l’utilisateur regarde sur sa droite. A un instant temporel T2 l’utilisateur regarde en face. A un instant temporel T3 l’utilisateur regarde sur sa gauche.
La position de l’utilisateur n’évolue pas dans le plan, mais uniquement angulairement autour de l’axe vertical y.
Dans une partie médiane, la figure 3 indique, selon une convention angulaire, la position angulaire de la tête de l’utilisateur. Selon cette convention angulaire, la tête de l’utilisateur présente un axe de rotation égal à 0 lorsque l’utilisateur regarde tout droit, c’est-à-dire vers le lecteur de la présente demande. Selon cette convention, l’angle de rotation de la tête est compté positivement lorsque la tête de l’utilisateur est orientée vers la gauche de l’utilisateur, c’est-à-dire vers la droite de la figure. Toujours selon cette convention, l’angle de rotation de la tête est compté négativement lorsque la tête de l’utilisateur est orientée vers la droite de l’utilisateur, c’est-à-dire vers la gauche de la figure.
On observe alors le graphe médian de la partie médiane de la figure, qui illustre évolution longitudinale de l’orientation de la tête de l’utilisateur aux 4 instants temporels : 0 degré à l’instant T0, +45 degrés à l’instant T1 , 0 degré à l’instant T2, -45 degrés à l’instant T3.
Il est également représenté, sur la partie supérieure de la figure 3, une cible placée dans la direction du cap C, dont la position reste fixe par rapport au temps, et à même distance de l’utilisateur.
La partie inférieure de la figure 3 présente l’évolution longitudinale du signal audio comportant le signal binaural déterminé par l’unité de traitement.
Le procédé selon l’invention qui est illustré sur la figure 3 comporte une étape de traitement de signal audio généré par l’étape de génération 1 14.
L’étape de traitement comporte une modulation de l’amplitude du signal audio généré à partir d’un sens instantané de rotation autour de l’axe vertical déterminé par la centrale inertielle de tête.
Selon le procédé illustré, l’amplitude du signal sur le canal droit diminue lorsque l’angle entre la direction de la tête et la direction de la cible diminue. Réciproquement, l’amplitude du signal sur le canal côté gauche augmente lorsque l’angle entre la direction de la tête et la direction de la cible diminue. Dans l’exemple illustré, l’amplitude du signal du canal côté droit passe de 75 % à 50 % entre les instants T0 et T1 . Dans l’exemple illustré, l’amplitude du signal du canal côté gauche passe de 25 % à 50 % entre les instants TO et T1 . On observe une amplitude égale dans les deux oreilles lorsque la tête est dans la direction de la cible.
En outre, l’amplitude du signal sur le canal côté droit augmente lorsque l’angle entre la direction de la tête et la direction de la cible augmente. Réciproquement, l’amplitude du signal sur le canal côté gauche diminue lorsque l’angle entre la direction de la tête et la direction de la cible augmente. Dans l’exemple illustré, l’amplitude du signal du canal côté droit passe de 50 % à 75 % entre les instants T1 et T2, puis de 75 % à 95 % entre les instants T2 et T3. Dans l’exemple illustré, l’amplitude du signal du canal côté gauche passe de 50 % à 25 % entre les instants T1 et T2, puis de 25 % à 5 % entre les instants T2 et T3. La différence d’amplitude maximale est donc d’autant plus élevée que la tête de l’utilisateur s’éloigne de la cible.
D’autres choix auraient été possibles.
La convention permet à l’utilisateur de déterminer si l’évolution de l’orientation de sa tête s’approche ou s’éloigne de la direction de la cible. C’est donc un procédé d’indication dynamique du cap à suivre.
Dans le mode de réalisation du dispositif 1 , l’unité centrale 4 est en outre configurée pour déterminer des instructions vocales à partir des données d’orientation reçues 8 et du cap C, et pour ajouter lesdites instructions vocales déterminées au signal audio 12.
Par exemple, la cible étant à droite du plan médian de l’utilisateur, à l’étape T0 de la figure 3 dans laquelle l’utilisateur regarde en face, une instruction vocale est « à droite ». À l’étape T0 de la figure 3 dans laquelle l’utilisateur regarde dans la direction de la cible, une instruction vocale est « tout droit ». À l’étape T2 dans laquelle l’utilisateur regarde en face, une instruction vocale est « à droite ». À l’étape T3 dans laquelle l’utilisateur regarde sur sa gauche, une instruction vocale est « à droite ». Avantageusement, le procédé selon l’invention peut comprendre une étape de détermination de la vitesse d’avancement de l’utilisateur à partir de données provenant par la centrale inertielle de tête et/ou de cou.
Avantageusement, le cap peut être indiqué de manière répétitive à l’utilisateur, par exemple en augmentant la fréquence de répétition lorsque l’utilisateur s’éloigne du cap. Alternativement, ou en combinaison, le cap peut aussi être indiqué de manière répétitive en tenant compte de la vitesse d’avancement de l’utilisateur, par exemple en augmentant la fréquence de répétition avec l’augmentation de la vitesse d’avancement.
Par ailleurs, le procédé peut comporter une étape de détermination d’une évolution de la position de l’utilisateur, et une modification du signal binaural déterminé en fonction de ladite évolution, la génération par l’unité centrale de traitement comportant le signal binaural déterminé modifié.
Lorsque l’utilisateur se déplace entre une première et une deuxième position, il existe une différence entre un signal binaural SP1 résultant d’une émission sonore par ladite source virtuelle, reçu au niveau des oreilles de l’utilisateur et à partir desdites données d’orientation reçues au niveau de la première position, et un signal binaural SP2 résultant d’une émission sonore par ladite source virtuelle, reçu au niveau des oreilles de l’utilisateur et à partir desdites données d’orientation reçues au niveau de la deuxième position.
Toutefois, on comprend que si l’utilisateur ne se déplace que d’un mètre alors que le cap indiqué est virtuellement placé à 1 km de l’utilisateur, la différence entre le signal binaural SP1 et SP2 ne sera que très faible, et ne sera peut-être pas perceptible par tout utilisateur, surtout un utilisateur malentendant.
Pour améliorer le fonctionnement du dispositif, il est proposé de déformer le signal SP2 en fonction de l’évolution de la position de l’utilisateur.
Par exemple, si l’utilisateur se déplace d’un mètre selon la bonne direction, le signal SP2 sera modifié de sorte qu’il soit celui qui résulterait d’un déplacement correct de 10 mètres dans la bonne direction. Ceci peut être directement déterminé par l’unité centrale.
A contrario, si l’utilisateur se déplace d’un mètre selon la mauvaise direction, le signal SP2 sera modifié de sorte qu’il soit celui qui résulterait d’un déplacement incorrect de 10 mètres dans une mauvaise direction. Ceci peut être directement déterminé par l’unité centrale.
Ainsi, l’utilisateur peut être rapidement réconforté ou contredit dans ses choix de déplacements par une amplification des variations de signaux binauraux entre deux déplacements. Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.

Claims

Revendications
1. Dispositif (1 ) convenant à être porté par un utilisateur et agencé pour indiquer un cap (C) audit utilisateur, comportant :
- une centrale inertielle (2), dite de tête, agencée pour être portée par la tête dudit utilisateur et pour générer des données d’orientation (8) relatives à la direction de ladite tête ;
- une unité centrale de traitement (4) configurée pour :
- placer une source sonore virtuelle (10) dans la direction dudit cap,
- recevoir lesdites données d’orientation,
- déterminer un signal binaural (11 ) résultant d’une émission sonore par ladite source virtuelle, reçu au niveau des oreilles de l’utilisateur et à partir desdites données d’orientation reçues,
- générer un signal audio (12), comportant le signal binaural déterminé,
- une unité d’écoute (5) agencée pour restituer le signal audio généré et destinée à être portée au moins en partie par ladite tête.
2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l’unité centrale est en outre configurée pour déterminer un signal haptique à partir du cap et des données d’orientation, le dispositif comportant en outre des moyens de vibration configurés pour générer ledit signal haptique.
3. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité centrale est en outre configurée pour déterminer une évolution de la position de l’utilisateur entre une première et une deuxième position, et pour déterminer un signal binaural modifié à partir de ladite évolution entre les deux positions, l’unité centrale de traitement étant en outre configurée pour générer le signal audio à partir du signal binaural déterminé modifié.
4. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l’unité centrale est en outre configurée pour déterminer le signal binaural modifié à partir d’une part du signal binaural déterminé dans la première position et d’autre part d’une amplification de l’évolution de la position de l’utilisateur entre les deux positions.
5. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l’unité centrale (4) est en outre configurée pour déterminer des instructions vocales à partir des données d’orientation reçues (8) et du cap (C), et pour ajouter lesdites instructions vocales déterminées au signal audio (12).
6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité d’écoute (5) comporte des écouteurs (7) à conduction osseuse.
7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes de procédé, comportant en outre centrale inertielle (3), dite de cou, agencée pour être portée au niveau du cou de l’utilisateur et générer des données d’orientations (9), la centrale inertielle (2) de tête étant en outre configurée pour générer des données d’orientation (8’) et la centrale inertielle de cou étant en outre configurée pour générer des données d’orientation (9’),
ladite unité centrale de traitement (4) étant en outre configurée pour :
- synchroniser la boussole de la centrale inertielle de tête et la boussole de la centrale inertielle de cou et déterminer un coefficient de rectification (13),
- rectifier, à partir dudit coefficient de rectification, les données d’orientations générées par la centrale inertielle de tête et les données d’orientations générées par la centrale inertielle de cou, pour déterminer, respectivement, les données d’orientations (8) de la centrale inertielle de tête et les données d’orientations (9) de la centrale inertielle de cou.
8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité centrale de traitement (4) est agencée pour être portée par l’utilisateur.
9. Procédé (100) d’indication d’un cap (C) à un utilisateur, comportant :
- une génération (102) de données d’orientation (8) par une centrale inertielle (2), dite de tête, agencée pour être portée par la tête de l’utilisateur et pour générer des données d’orientation relatives à la direction de ladite tête,
- un placement (106), par une unité centrale de traitement (4), d’une source sonore virtuelle (10) dans la direction dudit cap, - une réception (108), par ladite unité centrale de traitement, desdites données d’orientation,
- une détermination (1 12), par ladite unité centrale de traitement, d’un signal binaural (1 1 ) résultant d’une émission sonore par ladite source virtuelle, reçu au niveau des oreilles de l’utilisateur et à partir desdites données d’orientation reçues,
- une génération (1 14), par ladite unité centrale de traitement, d’un signal audio (12), comportant le signal binaural déterminé,
- une restitution (1 18), par une unité d’écoute (5) destinée à être portée par ladite tête, dudit signal audio généré.
10. Procédé selon la revendication précédente, comportant en outre une détermination par l’unité centrale d’un signal haptique à partir du cap et des données d’orientation et une génération dudit signal haptique à partir de moyens de vibration.
1 1 . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes de procédé, comportant en outre une détermination par l’unité centrale d’une évolution de la position de l’utilisateur entre une première et une deuxième position, et une modification par l’unité centrale du signal binaural déterminé à partir de ladite évolution entre les deux positions, la génération par l’unité centrale de traitement comportant le signal binaural déterminé modifié.
12. Procédé selon la revendication précédente, dans laquelle le signal binaural modifié est déterminé à partir d’une part du signal binaural déterminé dans la première position et d’autre part d’une amplification de l’évolution de la position de l’utilisateur entre les deux positions.
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes de procédé, comportant, préalablement à la génération (102) de données d’orientation (8) par la centrale inertielle (2), une étape de détermination du cap à indiquer à l’utilisateur, ladite étape de détermination comportant les étapes suivantes :
- orienter la tête de l’utilisateur en direction d’un cap, - calibrer ladite centrale inertielle (2) pour déterminer un cap initial alors que la tête de l’utilisateur est orientée en direction dudit cap,
- configurer l’unité centrale de traitement pour placer la source sonore virtuelle dans la direction dudit cap initial.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes de procédé, dans lequel l’unité de traitement (4) est en outre configurée pour générer le son binaural (11 ) à partir d’au moins un paramètre décrivant une caractéristique physique de la boîte crânienne et/ou de l’une et/ou deux des oreilles de l’utilisateur.
15. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes de procédé, mettant en outre en œuvre une centrale inertielle (3), dite de cou, agencée pour être portée au niveau du cou de l’utilisateur et générer (104) des données d’orientations (9),
ledit procédé comportant en outre une génération (102’) de données d’orientation (8’) par la centrale inertielle (2) de tête et une génération (104’) de données d’orientation (9’) par la centrale inertielle de cou,
ladite unité centrale de traitement (4) étant en outre configurée pour :
- synchroniser (120) la boussole de la centrale inertielle de tête et la boussole de la centrale inertielle de cou et déterminer un coefficient de rectification (13),
- rectifier (140), à partir dudit coefficient de rectification, les données d’orientations générées par la centrale inertielle de tête et les données d’orientations générées par la centrale inertielle de cou, pour déterminer, respectivement, les données d’orientations (8) de la centrale inertielle de tête et les données d’orientations (9) de la centrale inertielle de cou.
16. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes de procédé, comportant en outre un ajout, par l’unité centrale (4), d’instructions vocales au signal audio.
17. Produit programme d’ordinateur, téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur, et chargeable dans une mémoire interne d’une unité de calcul, caractérisé en ce qu’il comporte des instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’unité de calcul, mettent en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes de procédé.
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