Brevet FR2134135A1 — publié le 19721208

La présente invention concerne un dispositif de transmission d'un signal électrique et plus particuliàrement de signaux vidéo de télévision ou de visiophone. Il est connu, en télévision, de transmettre les signaux vidéo au moyen de canaux à large bande passante, par exemple de 4 à 5 megahertz. Pour un canal de transmission de bande passante donnée, il y a une sélection à réaliser dans le choix des paramètres : nombre d'images par seconde, nombre de lignes par image. Cette sélection permet d'obtenir une bonne qualité de l'image reproduite à partir du signal vidéo. En effet, d'une part, une fréquence image minimale est imposée, et autre part, un accroissement du nombre de lignes procure une meilleure définition verticale sur l'écran, mais, pour une fréquence image donnée, l'accroissement du nombre de lignes augmente la vitesse de~balayage du spot, ce qui a pour conséquence directe de diminuer la définition horizontale, Si l'on conserve Ia même bande passante. De bons résultats sont obtenus en choisissant une fréquence image de 25 hertz, si le nombre de lignes est voisin de 600 et l'image constituée de deux trames entrelacées. En déça d'une fréquence de 25 Hertz, un phénomène gênant de papillotement apparait sur l'écran. I1 est parfois nécessaire, notamment dans le cas de la transmission d'un signal vidéo de visiophone et dans un but de rentabilité, d'utiliser un canal de transmission à bande passante plus étroite, 1 MHZ par exemple. Pour un tel canal à bande passante plus étroite, les meilleurs-résultats sont obtenus avec un balayage de 300 lignes par image environ. Pour obtenir des résultats satisfaisants, on & t -ainsi conduit à adopter pour le visiophone, une norme de balayage, différentes de celle qui est utilisée pour la télévision. Cette incompatibilité de norme apparait comme un grave inconvénient. Il serait en effet souhaitable que l'usager d'un récepteur visiophone puisse l'utiliser pour recevoir les images produites selon la norme de télévision classique, à 625 lignes par exemple. I1 est connu de réaliser un récepteur à double norme mais celui-ci est coûteux. De plus, dans un tel récepteur lorsque le signal vidéo à 625 lignes, aura été acheminé par un canal à faible bande passante, la qualité de l'image sera alors moins bonne que si ce signal avait été transmis selon une norme à 300 lignes. Une autre solution connue permettant de recevoir. les signaux de télévision classique sur une installation de visiophone consiste à disposer à l'émission des signaux, un convertisseur de normes recevant les signaux selon la norme 625 lignes et les transformant selon la norme 300 lignes. Ces dispositifs sont très coûteux et dégradent la qualité des images. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et notam ment de permettre la transmission, avec une qualité acceptable, des signaux selon une norme à haute définïtion (625 lignes > , par un canal de faible bande passante (1 mégabertz). La présente invention a pour objet un dispositif de transmission d'un signal électrique d'emission, comportant un modulateur d'entrée recevant ledit signal d'émission et le modulant par un signal auxiliaire d'entrée, de fréquence F M appelée fréquence auxiliaire, un canal de transmission dont la bande passante est inférieure à la largeur du spectre dé fréquence du signal d'émission, l'entrée de ce canal recevant le signal de sortie dudit modulateur d'entrée, un modulateur de sortie recevant le signal de sortie dudit canal et le modulant par un signal auxiliaire de sortie a la même dite fréquence auxiliaire FM, une sortie de ce modulateur fournissant le signal transmis, des dispositifs de synchronisation- et de production desdits signaux auxiliaires, caractérisé par le fait que lesdits modulateurs sont constitués de manière à moduler le signal reçu à leur entrée, par un signal auxiliaire de--fréquence FM voisine du double de l'une des limites de la bande passante dudit canal. A titre purement illustratif et nullement limitatif, un exemple de mise en oeuvre du système selon l'invention va etre décrit avec figures schémati- ques à l'appui. La figure 1 est un schéma du-- système. La figure 2 représente un exemple de la variation de la luminance en fonction du temps, pour deux lignes successives de balayage. La figure 3 représente un exemple de la variation de la luminance en fonction du temps pour plusieurs lignes successives de balayage. La figure 4 est un schéma de -l'-un des dispositifs de production et de synchronisation des signaux auxiliaires de modulation. La figure 1 est un schéma du dispositif qui comporte : - un modulateur d'entrée 1 qui poss-edeune entrée de signal 2, et une entrée de modulation 3, ce modulateur reçoit sur l'entrée 2, le signal vidéo d'entrée à transmettre et le module au moyen d'un signal auxiliaire sinosoldal d'entrée qui parvient à l'entrée 3. - des dispositifs 16 et 18, de production et de synchronisation des signaux auxiliaires d'entrée et de sortie. Pour le dispositif 16 commandant le premier modulateur, le signal auxiliaire délivré à la sortie 20 est synchronisé sur le signal vidéo qui parvient à l'entrée 17. Pour le dispositif 18 commandant le deuxième modulateur, le signal auxiliaire délivré à la sortie 21, est synchronisé sur le signal vidéo qui parvient du canal 4, a l'entrée 19. - un canal de transmission 4, - des -moyens de connexion pour amener à l'entrée 5 de ce canal de transmission, le -signal fourni à la sortie 6 du premier modulateur 1. - un modulateur de sortie 7, semblable au modulateur d'entrée, recevant sur son entrée 8 le signal de la sortie 9 du canal 4, et sur son entrée de modulation 15 un signal sinusoidal auxiliaire de sortie. - des organes de filtrage de fréquence ont en outre été représentés en 10 et Il à l'entrée 2 du premier modulateur et à la sortie 12 du deuxième modulateur. Dans ce cas, l'entrée du dispositif est l'entrée 13 du filtre 10 et la sortie est la sortie 14 du filtre Il. - les signaux auxiliaires de modulation parvenant aux entres de modulation 3 et 15 des modulateurs 1 et 7 sont synchrones entre eux et présentent des relations de phase déterminées par rapport aux signaux vidéo respectifs, alimentant les entrées de signal de ces modulateurs. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours des explications suivantes Supposons qu'un signal électrique d'entrée, par exemple un signal de té lévision du type vidéo parvienne à l'entrée 2 du premier modulateur 1, et désignons par S(t) = a Sin (2# F.t + A) l'expression d'une composante du spectre de ce signal d'entrée dans laquelle on désigne par a : l'amplitude F : la fréquence de cette composante t = le temps A = la phase à l'origine, L'expression de cette composante, à la sortie 6 du premier modulateur 1, sera de la forme S' = a sin (2# F.t + A) I 1 + b sin 2# (FM.t + A [ (r) si le signal auxiliaire de modulation de départ est sinusoïdal et de la forme sîn (2w FM.t + Dans cette expression (1), on désigne par : FM, la fréquence du signal auxiliaire de modulation de départ, b un coefficient de modulation qui dépend du modulateur la phase à l'origine, pour le signal de modulation. L'expression (I) se décompose selon les termes a sin (2# F.t + A) (2) -a b2 cos t 2# (FM + F) t + A + AM] a 2 cos 02w (FN - F)t + i - A] (4) FM Si le canal de transmission a une bande passante de largeur FM , et si le signal d'entree parvient à l'entrée 2 du premier modulateur à travers un filtre dont la bande passante a une largeur FM, de sorte que la bande passante du canal couvre la première moitié du spectre de fréquence du signal d'entrée - la composante du signal d'entrée, exprimée par le terme 2 est transmise par le FM canal si F - le terme 4 représente une composante de fréquence F M - F qui n' est transmise par le canal que si FM Le cas F > FM ne se pose pas, un filtre passe-bas de fréquence de coupure FM étant disposé à l'entrée du dispositif. F Supposons que, pour la composante considérée, la condition (5) F 2 soit réalisée, de telle sorte que seule la composante exprimée par la relation (2), parvienne à l'entrée 8 du deuxième modulateur 7 dont le signal auxiliaire de modulation d'arrivée à la même forme et la même phase relative que le signal auxiliaire de modulation de départ.A la sortie 12 de ce deuxième modulateur, on obtient un signal dont la forme a pour expression (aux retards de transmission près) S" (t) = a.sin (2s F.t + A) r, + b sin (2s FM t + AM)] qui se décompose selon les termes a sin (2# F.t A) (7) a.b/2 cos [2# (FM - F)t + AM - A] (8) - a 2 cos [2# (FM + F)t + AN +AM] (9) Le terme 7 constitue la composante utile qui a été introduite à l'entrée du dispositif. Le terme 8 constitue une composante parasite de fréquence F M - F qui peut ne pas avoir effet notable sur l'image, ainsi qu'il sera montré par la suite. Le terme 9 constitue une composante de fréquence F + F qui peut être éliminée si l'on a avantageusement disposé à la sortie 12 du deuxième modula- teur 7 un filtre passe-bas 11 dont la fréquence de coupure est identique à celle du filtre d'entrée 10, c'est-à-dire a pour valeur FM. Supposons maintenant que la condition 2 Seule la composante a. 2 cos [2# (FM - F)t + i - A] exprimée par la relation (4) est transmise par le canal, et parvient à l'entrée 8 du deuxième modulateur.A la sortie 12 de ce deuxième modulateur, on obtient un signal dont la forme a pour expression @ = a.b/2 cosE2Tr (FM - F)t + AM - A-i Cl + b sin (2# FMt + M1 qui se décompose selon les termes a.b/2cos [2# (FM - F)t + AM - A] (10) a.b/4sin [2# (2FM - F) + 2AM - A] (11) a.b/4sin (2# F.t + A) (12) te terme 10 constitue une composante parasite, qui comme la composante représentée par le terme 8, peut être sans effet notable sur l'image obtenue, ainsi qu'il sera montré par la suite. Le terme 11 constitue une composante, de fréquence 2FM - F, qui est éliminée par le filtre passe-bas 11 de sortie. Le terme 12 constitue la-composante utile de sortie qui pour b = 2, se transforme en a sin (2# F.t + A) et est donc identique à l'expression de la composante utile du signal d'entrée S(t). On voit donc qu'il est possible de transmettre à travers un canal de largeur FM/2 toutes les composantes du signal S(t) comprises dans un spectre de fréquences de largeur FM, à condition de moduler ce signal à l'entrée et à la sortie du canal par un signal de fréquence FM. La composante parasite, de fréquence FN - F, n'a pas d'effet notable sur l'image à condition de choisir judicieusement la fréquence FM. Il est à remarquer que le signal périodique auxiliaire qui a une fréquence FM, n'est pas nécessairement sinusoïdal. Il est possible d'utiliser une forme d'onde non sinusoïdale, c'est-à-dire un signal modulant de fréquence FM qui comporte des harmoniques aux fréquences 2FM, 3FM... etc, ou un signal modulant de forme rectangulaire. Dans ce cas, il faut disposer à l'émission un filtre passe-bas d'entrée de fréquence de coupure FM pour que les harmoniques de fréquences 2FM, 3FM.. etc, soient sans effet sur le signal transmis. De même à la réception, l'effet des harmoniques de la fréquence FM sera supprimé par un filtre passe-bas. Le filtrage n'est toutefois pas nécessaire, ni à l'émission, ni à la reception, les composantes parasites produites par les harmoniques ne donnant pas de défauts gênants sur les images. Ce sont ces filtres qui sont représentés en 10 et 1I sur la figure 1. Il est aussi possible, d'utiliser un signal auxiliaire de type rectangulaire. Afin que les composantes parasites aient une influence réduite, le générateur produisant le signal auxiliaire de modulation à la fréquence FN doit être synchronise par rapport aux fréquences de balayage. Une premiere condition consiste à'réaliser une opposition de phase entre les points homologues de deux lignes adjacentes appartenant à deux trames successives. Les points homologues sont des points situés sur une même verticale3 ils ont même phase relative dans le signal de balayage horizontal. Cette con dition d'opposition de phase s'exprime en fonction du temps dt qui sépare les points homologues de deux lignes adjacentes. dt = (m # 1/2) TM en désignant par : TM = 2M la période du signal auxiliaire de modulation, et FM, sa fréquence. lu, un entier tel que F M soit voisin du double de la fréquence de coupure Fc du canal (Fc étant voisine de FM/2). On sait d'autre part que pour les normes classiques de télévision, où l'image est constituée de deux trames de balaya. ge entrelacées dt = ####### TL TL période de balayage lignes. avec TL = 1/FL FL : fréquence de balayage de lignes. et N : nombre de lignes par seconde (N est impair). Les relations (13) et (14) indiquent alors (m + 1/2) TM = 2 TL 2 soit (m#1/2) FL = ##### FM ou encore FM = ###### FL L'effet de la composante parasite peut encore etre reduit par le choix de l'angle B représentant le déphasage entre deux points homologues de deux lignes consécutives d'une meme trame. La valeur de cet angle, à 2# près est égale au produit 2# FM/FL. Afin de faciliter les explication il est pratique d'exprimer le rapport FM/FL sous la forme : FL = n + e, soit FM = (n + e) FL (16) avec n : nombre entier tel que FN soit voisin du double de la fréquence coupure Fc du canal (Fc étant voisine de FM/2) et e étant choisi de telle sorte que -1/2 Cette forme d'expression de FM/F permet d'écrire B = 2 # e e Expérimentalement il apparaît que : : PH - Si B est voisin de 0, c'est-à-dire si e est petit ou si FL est voisi d'un nombre entier, l'effet de la composante parasite est important, cette se lution est à éviter. PM - Si B est voisin de X , c'est-à-dire si e est voisin de 1/2, ou e est voisin de n + 2, les résultats sont meilleurs. - Si B est voisin de 2 #/3 , c'est-à-dire Si e est voisin de 1/3 ou m/ML est voi- sin de n#1/3, les conditions optimales sont atteintes pour avoir un effet négli- geable des composantes parasites. La figure 2 représente pour e = 1/2 le niveau de luminance L, atteint pour deux lignes successives k et k + 1, de balayage de l'écran La figure 3 représente pour e = - le niveau L pour plusieurs lignes successives k, k + 1, k + 2, k + 3 de balayage de l'écran. La valeur e = 1 donnerait alternativement des lignes verticales sombres et brillantes, ce qui aurait un effet néfaste pour L'oeil. La valeur e = 1/3 rend négligeable l'effet optique de la composante parasite. Il est à noter qu'une valeur de e, rigoureusement égale à#1/3 est incompatible avec la relation (15), c'est-à-dire, qu'il est impossible d'avoir simulta nément : FM/FL = ###### (15) et FM/FL=n#1/3 (17) En effet, l'égalité des relation (15) et (17) impliquerait (2m # 1) 3= (3 n + 1) (n + 1). Or, le premier membre de cette expression est impair, le second membre est pair car n est impair, lwa relations (15) et (17) sont bien incompatibles. Il faut donc choisir pour FM une valeur voisine de n#1/3, et compatible avec la FL relation (15). Un mode de réalisation pratique du générateur de modulation consiste à produire les fréquences lignes FL, et auxiliaire FM, à partir d'un signal délivré par un oscillateur pilote. En désignant par F0 la fréquence du pilote, il est possible d'écrire: F0 FM=F0/p (18) et FL =F0/q (19) La condition (15) implique : FM/FL=######=q/p ce qui conduit à la relation : q/p (N+1)=2m+1 (21) Le seconde membre de cette relation étant un entier i,paire et N+1 étant un entier pair, cette relation montre que p doit être un nombre pair, tel que le quotient q/p (N#1), soit un nombre impair. Plus exactement, il possible d'écrire N # 1, sous la forme 2a.In et q sous la fofme 2b.Iq. In et Iq étant des entiers impairs a et b, des entiers, et b pouvant être nul la relation 21 montre que p est de la forme 2a+b Ip Ip désignant un sous multiple du produit IN. Iq. Afin de simplifier la réalisation du générateur, il y intérêt à choisir les coefficients de division p et-q, les plus petits possibles. Il est donc préférable de prendre b = o, ce qui entraîne alors p = 2a.Ip q = Iq La relation 16 peut alors s'écrire : q/q = n # c pu encore Iq/2a = n # e Ce qui donne : Iq = 2a. Ip.n + 2a. Ip.e. Il en résulte que 2 .Ip.e doit être un nombre entier impair, soit s ce nombre, il vient alors Iq = 2a Ip.n + a Avec S = 2a. Ip e, on a e = ##### (22) S et Ip sont choisis de telle sorte que la valeur de e suffisament voisine de -. 3 On en déduit alors =2a q = 2a Ip. n + S (23) et Fo = q. FL Le dispositif est ainsi déterminé. A titre d'exemple, pour la norme 625 lignes, de la télevision, on a N = 625 FL = 15 625 Hz. Si le canal de transmission a une bande passante @ = l MHz, il faut choisir m égal à 128, afin d'obtenir FM N voisin de 2Fc. Fw 2m+1 En prenant, pour.la formule (20) la forme : F N - 1' on a : N - 1 n 524 = 16.39 done : 2a = IN = 39 La formule 22 devient alors e = ##### Si Ip = 1 et 5, il en résulte que e = 5/16, ce qui constitue une bonne approximatIon de la valeur Les relations 23 permettent de déduire Iq = 16.128 + 5 = 2048 + 5 La valeur q = Iq = 2043 sera avantageusement choisie, et, Fo = 2043. 15625 = 31.921,875 KHZ. La figure 4 est un schéma d'un dispositif particulier permettant de produire le signal de fréquence FM, en synchronisation avec le signal de fréquence FL extrait du signal vidéo appliqué au modulateur. Cette figure représente l'un des dispositifs 16 ou 18. de la figure 1. Les éléments qui se correspondent sur ces deux figures portent les mêmes références. - chacun des dispositifs 16 et 18 comporte - un oscillateur central 30 délivrant un signal de fréquence F O - un premier diviseur de fréquence 32 connecté à la sortie 46 de l'oscilla- teur central 30 et délivrant à sa sortie 20 un signal auxiliaire de fréquence F. - un deuxième diviseur de fréquence 34 connecté à la sortie 46 de ltoscilla- teur et délivrant à sa sortie 44, un signal de fréquence FL. - un comparateur de phase 38 et un séparateur de synchronisation ligne 40. Le séparateur de synchronisation 40, reçoit sur une entrée 19 par exemple pour le dispositif 16, de la figure 1, les signaux vidéo appliqués aux modulateurs, et fournit sur une sortie 56 un signal à la fréquence ligne FL, en phase avec la syrichronisation ligne des signaux vidéo reçus en 17. Le comparateur de phase 38 fournit sur une sortie 62, un "signal d'erreur", résultant du déphasage entre le signal de fréquence F venant du deuxième divi- seur de fréquence 34, et le signal de fréquence FL venant du séparateur de synchronisation 40. Le signal d'erreur est appliqué à une entrée 60 de l'oscillateur central 30 et agit sur sa fréquence. Le signal produit par le deuxième diviseur 34 se trouve ainsi asservi en phase avec les signaux de synchronisation ligne du signal vidéo reçu. Si les équipements sont similaires à l'émission et à 'la réception, le signal auxiliaire de modulation, à la fréquence FM, aura ainsi même phase relative, par rapport au signal vidéo. Il est donc possible avec un tel système, de transmettre par un canal, dc frequence de coupure donnée, un signal de fréquence double. De plus dans un cas particulier de réalisation, l'effet néfaste des composantes parasites sur la qualité des-lmages obtenues, est négligeable. Enfin, il n'est plus nécessaire d'avoir à disposer de récepteurs coûteux à double norme. REVENDICATIONS 1/ Système de transmission d'un signal électrique démission comportant un modulateur d'entrez recevant ledit signal d'émission et le modulant par un signal auxiliaire d'entrée, de fréquence FM appelée frequence auxiliaire, un canal de transmission dont la bande passante est inférieure à la largeur du spectre de fréquence du signal d'émission, l'entrée de ce canal recevant le signal de sortie dudit modulateur drentree, un modulateur de sortie recevant le signal de sortie dudit canal et le modulant par un signal auxiliaire de sortie à la même dite fréquence auxiliaire FX, une sortie de ce modulateur fournissant le signal transmis, des dispositifs de synchronisation et de production desdits signaux auxiliaires, caractérisé par le fait que lesdits modulateurs sont constitués de manière à moduler le signal reçu à leur entrée par un signal de fréquence auxiliaire FM voisine du double de l'une des limites de la bande passante dudit canal. 2/ Système de transmission d'un signal électrique d'émission selon la revendication I, caractérisé. par le fait que ladite fréquence auxiliaire FM est voisine de l'une des limites de la bande passante dudit canal, de manière qu'il y ait coincidence de cette bande passante avec l'une des moitiés du spectre dudit signal d'émission. 3/ Système de transmission selon la revendication 1; caractérisé par le fait que chacun desdits modulateurs est constitué. de manière à moduler un signal électrique d'émission, du type video pour visiophone, ce signal d'émission ayant une fréquence supérieure à la fréquence auxiliaire FM, ledit canal ayant une bande passante s'étendant d'une fréquence voisine de zéro à une fréquence de coupure Fc voisine de LH2 , de manière qu il y ait coïncidence de cette bande passante avec I'une des moitiés du spectre dudit signal d'émission. 4/ Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite fréquence auxiliaire FM est choisie en fonction de la fréquence ligne FL selon la relation, FM = ###### le nombre m étant un entier tel que la fréquence auxiliaire FM soit voisine du double de la fréquence de coupure Fc dudit canal, la nombre N représentant le nombre de lignes par image, et selon la relation, FM = (n#e) F le nombre n étant un entier tel que la fréquence auxiliaire FM soit voisine du double de la fréquence de coupure Fc, e étant un nombre compris entre 1/4 et 1/2. 5/Système selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits dispo- sitifs de production et de synchronisation desdits signaux auxiliaires, compor- tent, pour chacun desdits modulateurs, un oscillateur central délivrant un signal de fréquence Fo, un premier diviseur de fréquence connecte à une sortie de cet oscillateur, et délivrant ledit signal auxiliaire de fréquence FM, un deuxième diviseur de fréquence connecté à la sortie de cet oscillateur et:: délivrant ledit signal de fréquence FL, un comparateur de phase dont une entrée est connectée à une sortie dudit deuxième diviseur de fréquence et dont une autre entrée est connectée à une sortie d'un séparateur de synchronisation qui reçoit sur une entrée ledit signal video, ce séparateur délivrant à sa sortie-un signal à la fréquence ligne FL, ledit comparateur de phase délivrant sur une sortie un signal d'erreur commandant une entrée dudit oscillateur central. 6/ Système selon la revendication 5, caracterisé par le fait que la fréquence Fo de l'oscillateur central est choisie de manière que : FM = Fo/p , FL = Fo/q les nombres p, q, étant des esntiers choisis de telle sorte que les relations FM = 2m ###### FL FM = (n # e) FL soient compatibles avec la valeur de e. 7/ Système selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit premier diviseur de fréquence est un diviseur par p, ledit deuxième diviseur est un diviseur par q. 8/ Système selon la revendication 7, caractérisé par lefait que, Ie nombre N étant égal à 625, le nombre p est égal à 16, et le nombre q est égal à 2053. 9/ Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que lesdits signaux auxiliaires d'entrée et de sortie sont sinusoïdaux. 10/ Système selon l'une des revendications J à 6, caractérisé par le fait que lesdits signaux auxiliaires d'entrée et de sortie sont rectangulaires