Brevet FR2223771A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne un appareil holographique pour synthétiser la parole du type à enregistrement et à compilation. Un appareil holographique synthétiseur de paroles classique de ce type est tel qu'un ensemble d'informations de paroles tel que par exemple "I will go" est partagé en plusieurs syllabes, syllabes courtes, phonèmes ou mots tels que "I", "will" et "go". Ces segments vocaux ou éléments de parole sont codés par modulation en impulsions codées et ensuite mémorisés dans une mémoire à tambour magnétique, et enfin les éléments de paroles nécessaires sont lus selon une séquence temporelle d'où il résulte qu'un ensemble d'informations de paroles est reproduit. Mais, ce type de synthétiseur de paroles présente plusieurs inconvénients. Par exemple, le nombre d'éléments de paroles pouvant être enregistrés sur un seul tambour magnétique est limité, c'est-à-dire jusqu'à quelques centaines, en opposition au fait que la quantité d'informations de paroles à manipuler est généralement vaste.Ainsi, si plusieurs milliers d'éléments de paroles doivent être mémorisés, ltutilisa- tion de plusieurs tambours magnétiques est nécessaire, ce qui en train un dispositif de synthèse de la parole coûteux et impratique. En outre, puisque le tambour magnétique est une mémoire du type à lecture séquentielle pouvant fonctionner seulement à basse vitesse, une telle mémoire est inutib en vue d'applications de multiplexage dans lesquelles plusieurs ensembles indépendants d'informations de paroles peuvent être reproduits à la fois. En conséquence, un objet général de la présente invention est de prévoir un appareil holographique pour synthétiser la parole utilisant des hologrammes de transformée de Fourier à une seule dimension et permettant ainsi à plus de plusieurs milliers d'éléments de paroles d'entre enregistrés de façon compacte et d'augmenter la possibilité d'un multiplexage efficace dans la reproduction de l'in- formation de parole. En bref, l'appareil holographique de synthèse de la parole selon la présente invention comprend : un dispositif laser, un déflecteur de faisceaux, un milieu d'enregistrement sur lequel plusieurs données de paroles codées par impulsions sont enregistrées en terme d'hologramme de transformée de Fourier à une dimension, un corps tournant sur lequel le milieu d'enregistrement est disposé sous fourme d'un tambour, un groupe d'éléments de photodétection, un convertisseur numérique-analogique, et un dispositif de commande. L'une des caractéristiques remarquables de l'appareil selon la présente invention réside dans le fait qu'un masque de données à deux dimensions est utilisé pour ces données d'entrée et qu' une image transformée de Fourier uni-dimensionnelle du masque de données est enregistrée sur le milieu d 'enregistrement holographique. Une mémoire d'hologramme de transformée de Fourier à une dimension typique connue est telle que l'hologramme de transformée de Fourier à une dimension des données numériques disposées dans un réseau à une dimension (sous forme d'une perforation en réseau) est calculé par un calculateur, et le résultat calculé est enregistré sur un film photographique par un faisceau électronique.Une mémoire d'hologramme est décrite dans l'article "Un dispositif pour l'enregistrement des données numériques sur film photographique utilisant des formes de grilles surimposées n publié dans Proceedings Fall Joint Computer Conference, 1966, pages 729-734, dans lequel, comme cela est représenté dans les dessins de ce document en figure 9, des formes de grilles sontenregistrées sur un film photographique par l'utilisation d'un tube à rayonscathodiques Un autre exemple peut être trouvé dans l'article "Une mémoire digitale à hologramme binaire" publié dans IEEE Journal of Quantum Electronics, Juin 1969, pagesD33-334, dans lequel un hologramme binaire est écrit sur un corps tournant par un faisceau électronique et reproduit quand cela est nécessaire. Selon ces dispositifs de l'art antérieur, l'image de transformée de Fourier b une dimension inscrite est binaire, et ainsi la résolution est limitée, avec la conclusion que l'image reproduite implique beaucoup de bruit, ce qui a empêché qu'un nombre substantiel de bits puisse être enregistré sur un hologramne unitaire.Egalement, dans l'art antérieur, comme les données enregistrables sur un hologramme unitaire sont unidimensionnelles, l'utilisation de plusieurs hologrammes en réseau est indispensable si les données bidimensionnelles doivent entre enregistrées. Au contraire, selon la présente invention, une unité dtin- formation de parole comprenant une pluralité d'éléments de parole est codée en impulsions et une image matricielle bidimensionnelle, avec son axe des y (colonnes) représentant des points échantillons pour les éléments de parole dans le temps et son axe des x (rangée) représentant des intensités vocales aux points échantillons indi viduels subit une transformation de Fourier à une dimension dans la direction des x au moyen d'une lentille. Cette image est enregistrée comme un hologramme. Ensuite, si l'image bidimensionnelle est sur la m-ième ligne et la n-ième colonne, l'hologramme obtenu est celui de l'image transformée de Fourier unidimensionnelle de la n-ième colonne.Le nombre d'expositions nécessaires dans ce procédé est seulement 1/n fois celui du procédé de l'art antérieur. Selon la présente invention, en conséquence, un hologramme de longueur désirée peut être réalisé en déplaçant le milieu d'enregistrement séquentiellement dans le sens des y et en l'exposant pendant qu'il est déplacé. Comme cela a été décrit, l'appareil selon la présente invention comprend un milieu d'enregistrement fixé sur un corps tournant, sur lequel des données de parole sont enregistrées en forme d'hologramme de transformée de Fourier à une dimension. Quand les données enregistrées sont désirées, l'hologramme est exposé à un faisceau lumineux de reproduction, et en même temps, le corps tournant est tourné d'où il résulte qu'un élément d'information de parole est lu de façon séquentielle dans le temps. Quand le corps tournant est tourné de sorte qu'un seul.élément de parole puisse être obtenu dans chaque rotation du corps tournant, il devient possible, sans utiliser d'élément tampon, de synthétiser un élément- d' information de parole en lisant les éléments de parole l'un après l'autre. Ces objets, ces caractéristiques et ces avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation préférés, faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels La figure 1 est un schéma représentant un procédé de formation d'hologramme utilisé selon la présente invention. La figure 2 est un schéma représentant un procédé de reproduction d'hologramme selon la présente invention ; et La figure 3 est un schéma représentant un appareil holographique synthétiseur de paroles réalisé selon la présente invention. Un procédé de formation d'hologramme utilisé pour la présente invention est représenté schématiquement en figure 1 dans laquelle un faisceau lumineux monochromatique cohérent 1 est focalisé sur un milieu d'enregistrement 4 par l'intermédiaire d'une lentille cylindrique 2. Un élément sensiblement transparent 3 comprenant des données à deux dimensions est disposé dans le trajet optique comprenant la lentille 2. Ce corps transparent forme une matrice à m lignes et n colonnes/ la direction des lignes représentant des points échantillons pour des éléments de parole dans le temps et la direction des colonnes représentant une intensité vocale aux points échantillons individuels. Une image comprenant une image pseudo-transformée de Fourier dans le sens de l'axe des x est formée sur le milieu d'enregistrement 4.Une structure d'interférences formée entre le faisceau cohérent 1 et un faisceau de référence cohérent monochromatique 6 projeté à partir d'une source lumineuse commune au faisceau cohérent 1 est enregistrée sur le milieu d'enregistrement 4. Par ce procédé, un hologramme 5 est constitué. Cet hologramme correspond spatialement à une partie donnée du corps transparent 3, c'est-à-dire qu'une donnée partielle 3a est enregistrée sur un hologramme partiel 5a. Tandis que, dans la direction des y, une image de diffraction de Fresnel est formée, qui peut être observée comme une image dans le milieu transparent dans le sens des y par l'utilisation d'un dispositif de lentille télescopique.Quand la formation d'un hologramme est achevée, le milieu d'enregistrement 4 est déplacé dans la direction des y d'une distance correspondant à la longueur d'un hologramme, et un autre hologramme est forme d'où il résulte qu'une ligne d'hologrammes peut être obtenue. De la même façon, une autre ligne d'hologrammes peut être formée en déplaçant convenablement la lentille 2 et le faisceau de référence 6 dans le'sens des x. Comme le milieu transparent 3 n'est jamais déplacé, il est clair qu'une image reconstruite à partir de l'un quelconque des hologrammes dans un réseau, dans le sens des x, peut être obtenue à la mEme place. Ce qui précède est l'essentiel de la formation d'hologrammes qui mémorise l'information de parole. La figure 2 représente schématiquement un procédé de reproduction d'informations de paroles à partir d'un hologramme 5. Un faisceau monochromatique 7 est appliqué à un hologramme partiel 5a dans le sens opposé au sens du faisceau de référence 6 d'où il résulte qu'une donnée partielle 3a est reproduite comme une image. Cette image est reçue par un groupe d'éléments de photodétection 8 et transformée en un signal électrique. Le milieu d'enregistrement 4 étant déplacé dans le sens des y, des hologrammes partiels 5b et 5c, qui sont adjacents l'un à l'autre, sont éclairés successivement par le faisceau 7 d'où il résulte que les données partielles correspondantes sont reproduites comme images l'une après l'autre, qu'elles sont transforméesen signaux électriques par l'intermédiaire des éléments photodétecteurs 8. La figure 3 est un schéma représentant un exemple de réalisation de l'appareil holographique synthétiseur de parole selon la présente invention, dans lequel un faisceau lumineux 10 en provenance d'une source laser 9 est défléchi selon une seule direction par un déflecteur de faisceau 12 qui est muni d'un dispositif de commande 11. Le faisceau défléchi passe par une lentille 13 dans le sens parallèle à l'axe optique de la lentille 13 et ensuite -est incident à un petit hologramme 15al sur une piste d'hologramme 15a d'un hologramme 15 sur lequel des données de paroles sont enregistrées sous forme d'images transformées de Fourier unidimensionnelles. L'hologramme 15 est fixé sur un corps tournant 14.Une image reformée à partir du petit hologramme 15al est reçue par un groupe d'eléments de photodétecteur 17 et ensuite transformée en signaux électriques. Ces signaux électriques sont convertis en une unité d' expression vocale par un convertisseur numérique-analogique 18. Le fonctionnement de cet appareil va être décrit en plus grand détail en se référant à la figure 3, dans laquelle un hologramme 15 sur un corps tournant 14 comprend une pluralité de pistes d'hologrammes 15a à 15f, mémorisant chacune une pluralité d'éléments de parole codés par impulsions.Un petit hologramme 15al compris dans la piste d'hologramme 15a correspond dans sa position au point échantillon pour la pluralité d'éléments de parole, et les données enregistrées sur la piste d'hologramme 15al comprennent les données d'une pluralité d'intensités vocales des éléments de paroles aux points échantillons correspondants.Puisque 8 bits sont suffisants pour exprimer l'intensité vocale, P nombres due données peuvent être sortis simultanément s'il est possible d'enregistrer 8P bits de données sur le petit hologramme 15al. On suppose que 16 bits de donr,ées (c'est-à-dire deux éléments de parole) sont enregistrés sur le petit hologramme L5a1 ;(l'un des éléments de données étant "good morning" sur la piste 15a et l'autre étant thank you" sur la piste 15a) et que le premier est reproduit sur le photodétecteur 17a (avec 4 éléments) et le dernier sur le photodétecteurqb (avec 4 éléments).On suppose également qu'un autre élément de parole "gentleman" est enregistré sur la piste d'hologramme 15f et qu'une image de celui-ci est reconstruite sur le photodétecteur 17b. Ces éléments de parole peuvent être synthétisés en une unité d'informations de paroles "Good morning, gentleman" de la façon suivante. La piste d'hologramme 15a est éclairée par le faisceau lumineux monochromatique 10 par l'intermédiaire du déflecteur de faisceau 12 sous la commande du dispositif de commande ,ll d'où il résulte qu'une image 16 est reconstruite. Un signal vocal qui représente l'élément de parole codé par impulsions "good morning" est produit au photodétecteur 17a par les données obtenues sur l'image reconstruite 16 pendant une seule rotation du corps tournant 14.Alors, la piste d'hologramme 15f est éclairée par le faisceau lumineux monochromatique 10 par l'intermédiaire du déflecteur de faisceau 12, et les données sur l'image reconstruite 16b sont lues pendant une seule rotation du corps tournant 14 d'où il résulte qu'un signal vocal représentant l'élément de parole codé par impulsions "gentlemann est obtenu. Ainsi, une unité d' information de parole "Good morning, gentleman" est construite par le groupe d t éléments photodétecteurs 17 tandis que le corps tournant 14 a tourné deux fois.De la même façon, l'unité d' information de parole "Thank you gentleman" est synthétisée en lisant les données à partir de l'image reconstruite 16b obtenue à partir de la piste d'hologramme l5a. Les signaux vocaux codés par impulsions sont convertis en une unité d'expression vocale usuelle par le convertisseur numérique-analogique 18. A partir de la description précédente, il est clair que l'appareil holographique de synthèse de la parole selon la présente invention est très pratique en raison du fait que les données vocales sont enregistrées en termes d'hologramme de transformée de Fourier à une dimension permettant ainsi qu'un grand nombre d'éléments de paroles soient enregistrés de façon compacte, et augmentant la possibilité d'un multiplexage efficace des dispositifs de maniement des données holographiques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATION 1 - Appareil holographique de synthèse de la parole, caractérisé en ce qu'il comprend une source lumineuse cohérente monochromatique ; un déflecteur de faisceau pour fournir un faisceau lumineux à partir d'un accès à la source lumineuse cohérente à une place souhaitée ; un milieu d'enregistrement sur lequel plusieurs hologrammes de transformée de Fourier unidimensionnels de masque de données bidimensionnel sont enregistrés ; un groupe d'éléments photodétecteurs pour détecter une image reconstruite à partir de l'un des hologrammes de transformée de Fourier unidimensionnels ; et un dispositif pour traiter les signaux électriques produits au niveau des éléments photodétecteurs dtoù il résulte que les hologrammes de transformée de Fourier unidimensionnels mémorisent des nombres de données de paroles codées de façon numérique et qu'au moins plusieurs éléments de paroles peuvent être reproduits à partir des hologrammes simultanément,