Brevet FR2083677A1 — publié le 19711217

La présente invention concerne un système original permettant d'améliorer la transmission des signaux vidéo et de données digitales. Les applications des ordinateurs sont devenues de plus en plus nombreuses. Les ordinateurs ont souvent été appelés un prolongement des capacités 5 de l'homme puisqu'ils lui offrent un moyen efficace d'augmenter sa productivité dans des domaines extrêmement variés tels que la banque, l'enseignement, les études techniques, les transports et les communications. Il s'est souvent révélé souhaitable, lors de l'utilisation des ordinateurs, de disposer d'un ou plusieurs dispositifs d'affichage faisant fonction de sorties 10 capables d'afficher visuellement des données vidéo engendrées par l'ordinateur. Ces dispositifs de sortie peuvent également comporter un dispositif d'entrée permettant de faciliter l'échange d'informations entre les opérateurs et des sources d'informations telles qu'un ordinateur ou un système de récupération des données. Un système particulier connu dans l'art antérieur 15 sous le nom de "système de répartition d'image" fournit un interface machine capable d'afficher des informations engendrées par ordinateur sur un récepteur de contrBle vidéo à haute résolution et de modifier les données affichées conformément aux réponses de l'utilisateur. Ces réponses peuvent comporter la transmission l'ordinateur d'ordres ou de nouvelles données graphiques par 20 l'opérateur pendant que celui-ci surveille un récepteur de contrôle ou de télévision. Dans les systèmes de ce type connus dans l'art antérieur, il s'est révélé nécessaire d'installer un ca6le coaxial afin de connecter la source de signaux vidéo au récepteur de contrôle ou de télévision, ainsi qu'un certain nombre de conducteurs indépendants permettant de connecter la source 25 de signaux digitaux, laquelle est généralement située à proximité du récepteur de contrôle ou de télévision, au récepteur de ces données digitales (par exemple l'ordinateur). Comme ces différentes liaisons sont d'un prix de revient élevé, on a cherché un moyen plus simple et moins onéreux permettant d'obtenir une connexion entre (a) une source de signaux vidéo et un disposi-tif d'affichage tel qu'un récepteur de télévision et (b)j une source de données digitales et une sortie réceptrice de données digitales, respectivement situées à proximité du dispositif d'affichage vidéo et de la source de données vidéo. L'un des objets de la présente invention est donc de fournir un système 35 cjg communicationdans deux directions permettant de connecter une source de signaux vidéo à un dispositif d'affichage vidéo, et une source de données digitales à une sortie de données digitales. Un autre objet de l'invention est de fournir une connexion entre une source de signaux vidéo et un dispositif d'affichage vidéo pouvant également ^ être utilisée en tant que connexion entre une source de données digitales et COPY 71 06547 2 2083677 une sortie de données digitales, afin de permettre la transmission, simultanée de données vidéo dans une direction de données digitales dans une autre direction. Un autre objet de l'invention est de fournir un système de communication 5 dans deux directions qui soit à la fois facile à construire et peu onéreux pour un dispositif de traitement de données et d'affichage. La présente invention s'applique à un système de traitement et de transmission de données avec affichage vidéo comportant une source de signaux vidéo et un dispositif d'affichage vidéo situé à une distance appréciable 10 de cette source. Un élément d'utilisation de données digitales (par exemple un ordinateur) est située à proximité de la source de signaux vidéo, et une source de données digitales [par exemple un clavier) est d'autre part disposée à proximité du dispositif d'affichage des données vidéo. La source de signaux vidéo est connectée à l'une des extrémités d'un câble coaxial par l'inter-15 médiaire d'un amplificateur tampon ; l'autre extrémité du câble coaxial est connectée à un dispositif d'affichage de signaux vidéo par l'intermédiaire d'un amplificateur inverseur. Un circuit complet de transmission de signaux vidéo est ainsi réalisé. La source de tension des signaux digitaux est reliée à l'extrémité du câble coaxial connectée au dispositif d'affichage en la 20 connectant aux bornes d'entrée et de sortie de l'amplificateur inverseur par l'intermédiaire, d'une paire d'impédances prédéterminées montées en parallèle. En donnant à l'une de ces impédances une valeur proportionnelle à l'impédance du câble coaxial. et en donnant à l'autre impédance une valeur proportionnelle à l'impédance de sortie de l'amplificateur inverseur et à l'impédance 25 d'entrée du dispositif d'affichage, et en réglant le gain de l'amplificateur inverseur, on peut effectivement annuler la tension digitale à la borne de sortie de l'amplificateur inverseur. Du côté du câble coaxial qui est connecté à la source de signaux vidéo, les bornes d'entrée et de sortie de l'amplificateur tampon sont connectées aux entrées d'un amplificateur différen-30 tiel. La sortie de ce dernier est à son tour détectée et appliquée à la sortie des signaux de données digitales. L'amplificateur différentiel permet de soustraire le signal vidéo du signal de données digitales, fournissant ainsi un signal de données digitales qui est transmis, par l'intermédiaire du câble coaxial, de la source de données digitales à la sortie utilisatrice des don-35 nées digitales. On obtient ainsi un moyen simple et peu onéreux permettant de transmettre, sur un câble unique coaxial, des données digitales dans une direction et des signaux vidéo, soit directs, soit enregistrés dans l'autre direction. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, 40 ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence au dessin annéxé 71 06547 2C83677 à ce texte, qui représente un mode de réalisation préféré de celle-ci. On a représenté sur la figure un diagramme partiellement schématique d'un système de communication dans deux directions permettant de transmettre simultanément des signaux vidéo et des données digitales, dans des directions 5 opposées, conformément à la présente invention» line source 11 de signaux vidéo et une sortie 13 de données digitales sont connectées à une extrémité d'un câble coaxial 15, et une source 17 de données digitales et un dispositif 19 d'affichage de données vidéo (par exemple un récepteur de télévision) sont connectés à l'autre extrémité du 10 câble 15. La source 11 de signaux vidéo et la sortie 13 de données digitales doivent de préférence être disposées très près l'une de l'autre, par exemple à côté l'une de l'autre dans une même pièce. Le câble coaxial peut être d'une longueur et d'un type quelconques (par exemple, 600 mètres environ et 75 15 ohms) permettant une liaison appropriée entre une installation de traitement de données, et un ensemble éloigné constitué par un dispositif d'affichage de données vidéo et un clavier. Le dispositif d'affichage 19 et la source 17 de données digitales peuvent d'autre part être situés très près l'un de l'autre, par exemple dans une même pièce, ou faire partie d'une même unité 20 physique. Les signaux vidéo peuvent être transmis par un registre intermédiaire vidéo, une caméra de télévision, un câble ou un récepteur de télévision [non représentés), ou autres dispositifs similaires, ayant des caractéristiques de fréquence de l'ordre de 30 hertz à 20 megahertz. 25 Conformément à la réalisation décrite ici à titre d'exemple de la présente invention, la source 11 de signaux vidéo est connectée à la borne d'entrée 21 d'un amplificateur intermédiaire 23. La borne de sortie 25 de cet amplificateur est connectée à l'extrémité 27 du câble coaxial 15. L'amplificateur intermédiaire 23 est un amplificateur non inverseur qui possède 30 une impédance de sortie déterminée et est capable d'isoler la tension de la source de signaux vidéo des autres tensions présentes à l'extrémité 27 du câble 15. Une tension de la source vidéo, est donc présente à l'entrée 21 de l'amplificateur intermédiaire . Une tension + V est présente à la sortie 25 de l'amplificateur 23, V représentant une tension produite depuis l'autre 35 extrémité du câble coaxial 15 par la source 17 de données digitales. Dans la réalisation, décrite ici à titre d'exemple, de l'invention, l'amplificateur intermédiaire 23 fait également fonction de circuit de commande de ligne pour transmettre les signaux vidéo par l'intermédiaire du câble coaxial 15, et a un gain typique de +1. Afin de permettre d'isoler, à l'ex-40 trémité du câble 15 située du côté de la source de signaux vidéo, la tension 71 06547 2083677 \l_, produite par la source 17 de données digitales à partir de la tension d totale V + V , un amplificateur différentiel 29 est connecté à la borne v a d'entrée 21 et à la borne de sortie 25 de l'amplificateur intermédiaire 23 au moyen, respectivement, des conducteurs 31 et 33. Ces derniers présentent 5 respectivement le signal et le signal à la borne d'entrée 35 de l'amplificateur différentiel 29, lequel est conçu de manière à permettre de comparer V + V , avec V afin de fournir à sa sortie 37 le signal VJ relatif v d v d aux données digitales.Afin de permettre de purifier la tension à la sortie 37 de l'amplificateur 29, cette tension est transmise, par l'intermédiaire 10 du conducteur 39, à la borne d'entrée 41 d'un détecteur 43 dont la fonction est d'établir une moyenne des variations des tensions de sortie de l'amplificateur 29, variations qui peuvent être dues à des signaux vidéo intempestifs. Ces derniers peuvent résulter des retards finis inhérents aux tensions vidéo traversant l'amplificateur d'isolement ou intermédiaire 23. La sortie 15 45 du détecteur 43 est connectée à la sortie 13 de données digitales, laquelle sortie est connectée à l'ordinateur 46. Les fonctions de l'amplificateur différentiel 29 et du détecteur 43 pourraient évidemment être combinées en un amplificateur détecteur différentiel conçu de "façon appropriée. On notera par contre que l'autre extrémité 47 du câble coaxial 15 20 est connectée par l'intermédiaire d'un amplificateur inverseur 49 au dispositif 19 d'affichage de signaux vidéo. L'amplificateur inverseur 49 constitue un aspect important de la présente invention car il contribue à isoler la tension du dispositif 19 d'affichage des signaux vidéo. Plus particulièrement, l'extrémité 47 du câble coaxial est connectée 25 à la borne d'entrée 51 de l'amplificateur inverseur 49, dont la borne de sortie 53 est connectée au dispositif d'affichage 19. Il est important que l'impédance d'entrée et l'impédance de sortie de l'amplificateur inverseur 49 soient toutes deux bien déterminées. Cela ne devrait présenter aucun problème dans la plupart des applications pratiques de la présente invention, 30 car une ligne de transmission et un récepteur de télévision sont généralement conçus de manière à présenter une impédance de charge de 75 ohms ou de 300 ohms. La plupart des câbles coaxiaux employés pour la transmission de signaux vidéo nécessitent une impédance de charge de 75 ohms. L'amplificateur inverseur 49 est conçu de manière à permettre d'annuler la tension V à sa 35 sortie 53 (voir ci-après), et à cette fin, dans le cas de la réalisation particulière décrite ici, son gain est de -2. En conséquence, la sortie de la source 17 de données digitales est transmise par l'intermédiaire du conducteur 74 à une paire d'impédances parallèles 76 et 7fl qui sont respectivement connectées, par l'intermédiaire 40 des points 79 et 80, à l'entrée 51 et à la sortie 53 de l'amplificateur 71 06547 2083677 inverseur 49. L'impédance 76 a pour fonction de fournir un réseau diviseur de tension l'impédance du cable coaxial 15 et sa valeur est de préférence égale à cette dernière. Dans le cas, par exemple, d'un câble 15 ayant une impédance de 75 ohms, la valeur de l'impédance 76 serait elle aussi 5 égale à 75 ohms. L'impédance 78 forme un réseau diviseur de tension avec l'impédance de sortie de l'amplificateur inverseur 49, et sa valeur est de préférence égale à cette dernière et au double de l'impédance d'entrée du dispositif d'affichage des signaux vidéo. Dans le cas, par exemple, d'un dispositif 10 d'affichage ayant une impédance d'entrée de 75 ohms et d'une impédance de sortie de l'amplificateur inverseur égale à 150 ohms, la valeur de l'impédance 78 serait égale à 150 ohms. Puisque la valeur de l'impédance 76 est de 75 ohms, et puisque celle du câble coaxial est de 75 ohms, dans le cas de la réalisation représentée 15 à titre d'exemple sur la figure, la tension du conducteur 74 est divisée d de telle sorte qu'il existe au point 79 un composant positif de cette tension. Etant donné que l'impédance 78 a une valeur de 150 ohms, que l'impédance de sortie de l'amplificateur inverseur a également une valeur de 150 ohms, et que l'impédance d'entrée du dispositif d'affichage est de 75 ohms, 20 dans le cas de la réalisation décrite à titre d'exemple, l'on obtient au point 80 un effet d'annulation par rapport à V^. Plus particulièrement, la tension est divisée par l'impédance 78 et. l'impédance de sortie de l'amplificateur inverseur de telle sorte que l'on obtient au point 80 la différence entre la sortie de l'amplificateur inverseur 49 et la tensionV^. Compte d 25 tenu du fait que les impédances 76 et 7B sont respectivement proportionnelles, d'unB part, à l'impédance du câble coaxial et, d'autre part, à l'impédance de sortie de l'amplificateur inverseur et à l'impédance d'entrée du dispositif d'affichage, on a donc obtenu un moyen efficace d'annuler les effets possibles de la tension à l'entrée du dispositif d'affichage 19. 30 La source de données digitales 17 permet d'illustrer, à titre d'exemple, une réalisation du clavier 84 dans laquelle les données provenant en parallèle du clavier sont mises en série par un registre à décalage 86 à 10 bits et utilisés en tant que source de données. Les données digitales provenant du clavier 84 sont acheminées par 10 lignes à savoir une ligne transmettant 35 un signal Cde fenêtre) définissant une fenêtre de temps et 9 lignes de données fournissant un bit de parité P et 8 bits de données et Lorsqu'on enfonce l'une des touches, du clavier 84, la fenêtre de temps est mise en service, et une combinaison quelconque de bits de donnéœ est sélectionnée ainsi que l'indication de parité qui lui est associée. La 40 fenêtre de temps est détectée par un générateur d'impulsions 88, qui, en 71 06547 2083677 conjonction avec une horloge 90, ouvre une série de 10 portes ET A^, A10~^17 ^P* Provoclue chargement en parallèle des données provenant du clavier dans le registre à décalage 86 à dix bits. Lorsqu'il détecte le signal définissant une fenêtre de temps provenant du clavier 84, le générateur d'impulsions 88 provoque le chargement en parallèle des données provenant du clavier dans le registre à décalage 86. L'horloge 90 provoque ensuite la transmission de ces données, depuis la source 17, au conducteur 74 et aux impédances 76 et 78. Il résulte de ce qui précède que le clavier 84 constitue effectivement une source de données digitalespour le système de communication dans deux directions de la présente invention. Afin de fournir une synchronisation horizontale de la trame de télévision obtenue au,dispositif 19 d'affichage de signaux vidéo, en accord avec le fonctionnement synchrone de la source 17 de données digitales, l'horloge 90 est connectée au moyen d'un détecteur de synchronisation horizontale 91 au conducteur 92, qui sert d'entrée pour le dispositif d'affichage 19. Le fonctionnement d'ensemble du système de la présente invention est décrit ci-après. Une tension V^, qui est celle de la source des signaux vidéo, est fournie à l'entrée 21 de l'amplificateur intermédiaire 23, lequel fonctionne à la manière d'un circuit de commande de ligne, pour transmettre 20 le signal vidéo par l'intermédiaire du câble coaxial 15 à l'entrée 51 de l'amplificateur inverseur 49. La tension vidéo est ensuite fournie, depuis la sortie 53 de l'amplificateur inverseur 49, au dispositif 19 d'affichage de signaux vidéo par l'intermédiaire du conducteur 92. Afin de supprimer les interférences possibles provoquées par les données 25 digitales sur la connexion établie entre la source vidéo 11 et le dispositif d'affichage 19, l'amplificateur intermédiaire 23 prévient toute réinjection de variations des signaux de données digitales vers la source vidéo 11 à travers le câble coaxial 15 j et l'amplificateur inverseur 49, ainsi que les impédances proportionnelles 76 et 78, annulent les effets nuisibles éven- 30 tuels de la tension V dans le conducteur 92 du côté où se trouve le dispo- d sitif d'affichage 19. La tension V^, émanant du registre à décalage 86, à la source 17 est fournie, par l'intermédiaire de la résistance 76, du câble coaxial 15 et du conducteur 33, à l'amplificateur différentiel 29. Ce dernier soustrait 35 la tension relative aux signaux vidéo du total des tensions relatives aux signaux digitaux et vidéo. La tension relative aux signaux digitaux est ensuite transmise, par l'intermédiaire du détecteur 43,à l'ordinateur 46. On peut supposer que la source de données digitales est une source parfaite de tension ayant une impédance nettement inférieure à 75 ohms. 40 La séquence de données, pour la source de données digitales commandée par 71 06547 2083677 clavier prise ici à titre d'exemple, est la suivante : 1 Impulsion de départ Dq Bit de donnée 0 D^ Bit de donnée 1 5 0^ Bit de donnée 2 ■ - ' Bit de donnée 3 „ Bit de donnée 4 Dg . Bit de donnée 5 D„ Bit de donnée B b 10 D^ Bit de donnée 7 P Bit de parité Un important avantage de la présente invention est qu'elle permet d'utiliser un poste de télévision en tant que dispositif d'affichage des signaux vidéo tout en laissant à l'opérateur de ce même dispositif la possi-15 bilité de renvoyer les données à un ordinateur central à l'aide d'un unique câble coaxial. D'un point de vue pratique, l'annulation de la tension relative aux signaux digitaux à l'entrée du dispositif d'affichage 19 ne nécessite pas une tolérance -élevée. En synchronisant les données digitales à la fréquence ligne horizontale du dispositif d'affichage 19 Cpar exemple, 20 15 000 bits par secondeDet en passant.d'un bit à l'autre pendant l'intervalle de temps pendant lequel une impulsion de synchronisation horizontale est présente; il est possible de minimiser les effets des parasites de commutation puisque c'est à ce moment que le dispositif d'affichage est le moins sensible à ces parasites. De plus, étant donné qu'après chaque impulsion de 25 synchronisation horizontale un bref intervalle de temps est réservé à l'établissement d'un "niveau noir de référence", pour la ligne de vidéo horizontale suivante, le. dispositif d'affichage tend à corriger toute absence de précision dans le réglage des impédances 76 et 76 en faisant varier ce "niveau noir de référence" de façon à compenser cette absence de précision. 30 II ressort de ce qui précède que le nouveau système de communication dans deux directions décrit ci-dessus est d'une structure simplifiée, d'un fonctionnement efficace et d'un prix de revient très bas. Il facilite effectivement la superposition de données digitales sur un câble coaxial transmettant des signaux vidéo, pour permettre une transmission dans deux 35 directions de signaux vidéo et de signaux de données digitales sans modifier l'apparence d'un dispositif d'affichage tel qu'un poste de télévision. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin les caractéristiques essentielles de l'invention, appliquées à un mode de réalisation-préférée de celle-ci, il est évident que-l'homme de l'art 40 peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 71 06547 2083677 REVENDICATIONS ' I. Système ds transmission du type à deux directions sur une liaison commune permettant la transmission de signaux vidéo et de signaux digitaux, caractérisé en ce que, les signaux vidéo étant transmis toujours dans un même sens donné et les Signaux digitaux dans l'autre, la transmission simultanée des deux 5 types de signaux est rendue possible en connectant la ligne commune d'une part à la source vidéo et à la sortie digitale par des premiers circuits comprenant des éléments dits unidirectionnels assurant une jonction unidirectionnelle de la source vidéo à la liaison commune et des éléments éliminant toute action de signaux vidéo sur la sortie digitale, d'autre part à la réception 10 vidéo et à la source digitale par des seconds circuits comprenant des éléments unidirectionnels assurant l'a jonction de la liaison commune à la réception vidéo et des éléments éliminant toute action des signaux digitaux sur la réception vidéo. II. Système conforme à la revendication I, caractérisé en ce que les éléments 15 unidirectionnels des premiers circuits est un amplificateur intermédiaire. III. Système conforme à l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que dans les premiers circuits les éléments éliminant l'action des signaux sont un amplificateur différentiel dont les deux entrées sont respectivement connectées par des impédances convenables respectivement 20 à l'entrée et à la sortie des éléments unidirectionnels. IV. Système conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds circuits sont constitués par un amplificateur inverseur constituant la liaison unidirectionnelle entre la liaison commune et la réception vidéo et par une attaque de la source digitale sur l'entrée 25 et la sortie de cet amplificateur à travers des impédances convenables notamment pour Be pas courtcircuiter ledit amplificateur.