Brevet FR2310672A1 — publié le 19761203

La présente invention se rapporte à un disposi tif pour la réalisation d'une transmission tétraphonique au moyen de sources sonores compatibles. Il s'agit en l'occurrence de réaliser actuellement la tétraphonie dans deux directions. Le procédé connu dit de matriçage faisant intervenir deux canaux donnés (disque, émetteur) constitue une premi ère solution. Le point essentiel dans le procédé de matri çage est, à partir de quatre signaux sonores présents à l'entrée de la channe de transmission, de dériver, au moyen d'un circuit électrique de matriçage, deux combinaisons de signaux et de les transmettre ensuite au moyen d'un système de transmission stéréo en soi connu. Les quatre signaux audiofréquence sont reconstitués avec une interférence considérable des deux combinaisons de signaux transmis, par le circuit électrique de matriçage inverse installé à la sortie de la channe de transmission. Le deuxième procédé est le procédé technique émission-réception utilisant la multiplication du nombre des canaux de transmission des émetteurs-récepteurs. Dans ce procédé technique émission-réception, on utilise, au lieu de deux canaux, trois ou quatre canaux pour la transmission des quatre signaux audiofréquence. Ce procédé a été , entre autres, mis au point par Dorren, L. Halstead, W Feldman. Pour remplir la condition de compatibilité, peu importe que l'on réalise la transmission tétraphonique avec le procédé de matriçage Zavec celui de la technique émissionréception. En ce qui concerne la condition principale de la compatibilité posée par l'émission tétraphonique, il est indispensable que, en cas de modulation complète, tous les quatre signaux d'entrée participent, avec la même amplitude sous la forme de composantes de méme phase, à la formation du signal monophonique transmis dans le canal principal. La condition de compatibilité de premier ordre de la réception stéréo à deux canaux est, en cas de pleine modulation, que les signaux d'entrée avant et arrière côté gauche et les signaux d'entrée avant etarrière côté droit par ticipent dans la combinaison de signaux des canaux de transmission avec des valeurs d'amplitude identiques, et que la séparation entre le signal côté gauche et cdté droit(entre les signaux caté droit et c8té gauche) soit infiniment grande. En cas d'une disposition de microphones dite en losange correspondant à la disposition signaux d'entrée arrière â gauche, signaux d'entrée avant à droite, la transmission des signaux avant et des signaux arrière ne disturbe pas l'effet directionnel des signaux à droite et des signaux à gauche. La condition de compatibilité principale de la réception SCA (autorisation de communication auxiliaire) est que le signal multiplex tétraphonique ne produise aucune composante dans la plage de fréquences de 67 0oez t 10 kHz . Le dispositif selon l'invention élimine tous les inconvénients des dispositifs actuellement connus et réalise la parfaite comrati- bilité dans les trois procédés émission-réception avec les procédés monophoniques, stéréophoniques ainsi qu'avec les procédés SCA et le procédé émission-réception. Les avantages apportés par le dispositif selon l'invention sont les suivants - pour la transmission tétraphonique, il suffit de trois canaux de transmission dans l'émetteur et le récepteur. I1 ne nécessite pour le signal multiplex tétraphonique aucune plage de fréquence plus importante que celle utilisée pour la transmission stéréophonique à deux canaux - il assure également pour les quatre signaux la plage de fréquence de 30 hKz - 15 kHz - il permet un rapport signal-bruit favorable dans les limites des conditions de compatibilité - pour la transformation des émetteurs et des récepteurs existants, il ne nécessite qu'un circuit électrique additionnel complémentaire - il permet un agencement côté sortie des hauts parleurs, agencement dicté par la disposition des cabines et qui peut étre en forme dite carrée correspondant à la disposition signal-avant à gauche, signal avant à droite , signal arrière à gauche, signal arrière à droite.Dans un agencement des hauts-parleurs en carré, on peut ainsi réaliser une disposition des sources sonores virtuelles (fantasmes) en losange du fait de l'alimentation avec des signaux composites à deux termes. - il assure l'équivalence pour les quatre signaux audiofréquence,c'est-à-dire qu'il n'y a pas de signaux privilégiés; - il permet la compatibilité du récepteur tétraphonique aussi bien-avec réception stéréophonique à deux canaux qu'avec réception monophonique - il permet au signal de commande de 38 kHz d'assurer la commutation sur le mode de transmission tétraphonique, grâce à la longueur de phase du signal de 38 kHz, le récepteur à deux canaux ne perçoit pas le signal de commande transmis par la tra mission tétraphonique.Pour atteindre ce résultat, et réaliser les avantages précités, l'invention propose un dispositif de transmission tétraphonique constitué par des sources sonores virtuelles et dans lequel, à l'entrée du système de transmission,est installé un système de microphones qui, placés dans l'ordre correspondant au sens de rotation choisi et disposés en losange balayant une chambre sonore et dont les sorties sont raccordées aux quatre entrées du codeur tétraphonique dont la sortie est raccordée à l'entrée d'une installation de transmission connue, par exemple une channe de transmission à émetteur-récepteur modulés en fréquence, dont la sortie est appliquée à l'entrée du décodeur tétraphonique,les quatre sorties audiofréquence du décodeur étant raccordées à un système de haut-parleurs disposés en carré et comprenant quatre haut-parleurs qui reçoivent des signaux composites à deux termes 1+2, 2+3, 3+4, 4+1 servant à former des sources sonores virtuelles. Par conséquent, le balayage de la chambre sonore installée à l'entrée de la channe de transmission tétraphonique est effectuée au moyen d'un microphone disposé en losange alors que la reconstitution de la chambre sonore s'effectue au moyen de sources sonores virtuelles produites par un système de haut par leurs disposés en carré et recevant les signaux composites à deux termes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description-d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente la structure de principe du dispositif pour la transmission tétraphonique la figure 2 représente schématiquement le mode opératoire du codage de multiplexage en fonction du temps la figure 3 représente schématiquement le mode opératoire du décodage de multiplexage en fonction du temps la figure 4 représente le spectre du signal multiplex pour la transmission tétraphonique et le degré de modulation-excursion de fréquence pour la transmission avec émetteur et récepteur modulés en fréquence la figure 5 représente le montage du codeur de multiplexage en fonction du temps la figure 6 représente le montage du décodeur de multiplexage en fonction du temps. La figure 1 représente la structure de principe du dispositif selon l'invention, dans lequel la chambre sonore d'entrée est balayée par un système de sources de signaux disposé en forme de losange et constitué par quatre microphones 1, 2, 3 , 4 se succédant conformément au sens de rotation choi Si. Â partir des quatre signaux d'entrée audiofréquence indépendants les uns des autres ainsi obtenus, le codeur tétraphonique 5 produit un signal multiplex tétraphonique qui traverse un système de transmission et est ensuite, sous forme de sources sonores virtuelles (fantômes) 12, 13, 14, 15 disposés en losange, retransmis par un système qui, constitué par les hautsparleurs 8, 9, 10, 11 disposés en carré reçoit les signaux composites 1 + 2i 2 + 3, 3 + 4, 4 + 1 eux-mêmes formés par deux signaux voisins se succédant dans le sens de rotation. La structure de principe du dispositif selon l'invention reste la m8me que l'on choisisse un procédé de multiplexage en fréquence ou à division dans le temps pour la réalisation de la transmission tétraphonique. La figure 2 représente le principe de codage dans le cas du procédé de multiplexage à division dans le temps. Les quatre signaux audiofréquence arrivant à l'entrée audiofréquence du codeur tétraphonique 5 sont, par quatre séries d'impulsions symétriques se succédant dans le temps 16 + 17, 17+18, 18 + 19, 19 + 16 d'une demi-période et d'une fréquence de base de 38 hKz respectivement appliqués à l'entrée d'une porte avec un retard de phase de 00, 90 , 1800, 2700 , rapporté au premier harmonique du signal pilote de 19 kHz, une série d'impul sione quadrangulaires de phase déterminée étant associée aux signaux d'entrée audiofréquence correspondants. L'intervalle complet résultant de la période complète des signaux de porte 16 + 17, 18 + 19 correspond à la période de la sous-porteuse de 3E khis. Dans le cas de l'application aux portes représentée par exemple sur la figure 2, la transmission du signal audiofréquence 1 est assurée par les impulsions de portes 16 + 17, la transmission du signal audiofréquence 2 par les impulsions de porte 17 + 18 et la transmission du signal audiofréquence 3 par les impulsions de porte 19 + 16 qui représentent une deml-période. La formation du signal pilote de 19-kHz inJ UJot/ du signal de porte symétrique d'une fréquence de base de 38 kHz et du signal de commande de 38 kHz Xcos. 2 ot/ qui commande le circuit, l'affichage, etc.. de la transmission tétraphonique est assurée également dans le codeur tétraphonique 5 Le signal multiplex tétraphonique à la sortie du codeur tétraphonique 5 est constitué par les composantes suivantes : f/t/ = a/l+2+3+4/ ++71~3i sin/r #ot/AM-DSB-SC + + +/a;4/ cos/2 #ot/AM-DSB-SC + + r sin/ Wot/ + #cos/2#ot/ Le signal multiplex tétraphonique contient donc les signaux d'un canal principal 1+2+3+4 , et ceux des deux canaux auxiliaires 1-3 : 2-4, 2-4, le signal pilote et, en plus, le signal de commande.L'abréviation AM-DSB-SC indique le mode de modulation, à savoir modulation d'amplitude, double bande latérale porteuse supprimée. Le signal multiplex tétraphonique est transmis par le dispositif de transmission 6 qui peut être un émetteurrécepteur modulé en fréquence ou un câble. Lorsqu'on utilise le procédé de multiplexage à division dans le temps, le décodeur tétraphonique 7 produit par coincidence, à partir du signal multiplex tétraphonique appliqué à son entrée, les signaux composites 1+2, 2+3, 3+4, 4+1 nécessaires pour alimenter le système de hauts-parleurs 8, 9, 10, 11 . Le haut-parleur 8 reçoit le signal composite 1+2, le haut-parleur 9 le signal composite 2+3, le haut-parleur 10, le signal composite 3+4 et le haut-parleur 11 le signal com posite 4+1. Le système de haut -parleurs disposé en carré et alimenté par ces signaux composites produit un système de sources sonores virtuelles (fanttmes) 12, 13, 14, 15 disposées en losange de façon identique au système de microphones installés à l'entrée de la channe de transmission. La figure 3 représente le principe du décodage tétraphonique dans le cas du système de multiplexage à division dans le temps. A partir du signal multiplex tétraphonique appliqué à l'entrée et contenant les composantes correspondantes, le décodeur tétraphonique 7 forme, au moyen des impulsions de porte d'une fréquence de base de 38 kHz et d'un quart de période, les signaux composites 1+2, 2+3, 3+4, 4+1, nécessaires pour l'alimentation du système de haut -parleurs. l'es impulsions de porte de fréquence de base de 38 kHz et d'un quart de période se succédant dans le temps forment avec un retard de phase de 0 , 900, 1800, 2700 rapportée à la phase du premier harmonique du signal pilote de 19 kHz, les signaux composites à deux termes utilisés dans l'exemple de la figure 3 et ce, de la façon suivante - pendant le premier quart de période 16, le signal composite 4+1 pour l'alimentation du haut-parleur ll - pendant le quart de période 17, le signal composite 1+2 pour l'alimentation du haut-parleur 8 - pendant le quart de période 18, le signal composite 2+3 pour l'alimentation du haut-parleur 9 - pendant le quart de période 19, le signal composite 3+4 pour l'alimentation du haut-parleur 10. L'utilisation des impulsions de porte d'un quart de période n'a lieu que du côté sortie de la channe de transmission dans le décodeur tétraphonique, et le système de transmission 6 ne doit assurer que la transmission du signal multiplex tétraphonique qui contient tout au plus la composante de spectre de 53 kHz. ba transmission du signal SCA avec le dispositif selon l'invention peut s'effectuer de façon analogue pour la transmission stéréo à deux canaux. Pour la transmission du signal SCA, le signal multiplex tétraphonique est complété par un signal SCA de 67 kHz superposé linéairement et modulé selon le type de fonctionnement NBFM (bande étroite - modulation de fréquence) Les coefficients a, ss, A J correspondant aux conditions du dispositif de transmission 6 règlent les valeurs d'amplitude correspondantes des composantes transmises. La figure 4 représente le spectre de fréquence du signal multiplex tétraphonique associé à la transmission tétraphonique, par exemple le degré excursion de fréquence-modulation intervenant pour la transmission avec émetteur et récepteur modulés en fréquence. La ligne pleine représente la position, sans transmission, du signal SCA, tandis que la ligne en traits interrompus la position avec transmission du signal SCA. La figure 4 représente la transmission du signal composite 1+2+3+lu dans le canal principal 20 avec gamme de fréquence de 30 kHz - 15 kHz qui peut solliciter pour la transmission du signal SCA une excursion de fréquence-modulation de 75 %, mais non de 85 %. La ligne du spectre 21 représente le signal pilote de 19 kHz représentant an maximum 10 % La ligne du spectre 22 représente le signal de commande tétraphonique de 38 kHz qui comporte une excursion de fréquence-modulation d'excursion de fréquence de 5 % au maximum. Le spectre des deux canaux auxiliaires transmis au moyen de la sous-porteuse est visible dans la zone de fréquence 23. Le premier canal auxiliaire est réalisé avec une sous-porteuse de 38 kHz identique au deuxième harmonique du signal pilote et modulé dans le type de fonctionnement bM- DSB-SC avec le signal différentiel audiofréquence 1-3, tandis que le deuxième canal auxiliaire est en même temps réalisé avec la sous-porteuse de 38 kHz modulé dans le type de fonCtionnement AM-DSB-SC avec le signal différentiel audiofréquence quadratique 2-4. La figure 5 représente la structure de principe, en cas d'utilisation du procédé de multiplexage à division dans le temps, du codeur tétraphonique 5 associé à la transmission tétraphonique selon l'invention. Les sorties des microphones 1,2, 3,4 sont chacune respectivement raccordées aux quatre portes 24, 25, 26, 27 du codeur tétraphonique 5 dont les sorties sont raccordées aux quatre entrées du circuit sommateur linéaire 28, l'unique sortie du circuit additionneur 28 étant reliée à l'entrée du filtre passe-bas 29 d'une fréquence limite de 53 kHz et la sortie de ce filtre passe-bas étant elle-meme reliée à l'entrée 6 du dispositif de transmission en soi connu. Le générateur 30 de fréquence de base de 38 kHz produit des impulsions rectangulaires symétriques et commande les portes 24, 25, 26 , 27 de façon que le signal de commande du générateur 30 d'impulsions rectangulaires arrive directement à la porte 24, arrive, par l'intermédiaire deun lispositif retardateur 31 avec un retard de phase de 900 à la porte 25, arrive, par l'intermédiaire d'un dispositif retardateur 32 avec un retard de phase de l80Oà la porte 26, et arrive, par l'intermédiaire d'un dispositif retardateur 33 avec un retard de phase de 2700 à la porte 27. La figure 6 représente la structure de principe, dans le cas du procédé de multiplexage à division dans le temps, du décodeur tétraphonique 7 associé à la transmission tétraphonique selon l'invention. I1 est conçu de façon que le signal multiplex tétraphonique délivré par le dispositif de transmission 6 arrive aux entrées des portes 34,35,36,37 montées en pa rallèle. L'entrée d'impulsion de la première porte 34 est raccordée directement à la première sortie du générateur d'impulsions 38 comportant quatre sorties , d'une fréquence de base de 38 kHz, et délivrant un signal d'impulsions d'un quart de période ; l'entrée d'impulsion de la deuxième porte 35 est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif 39 retardant la phase de 90 , à la deuxième sortie du générateur d'impulsions, tandis que l'entrée d'impulsion de la troisième porte 36 est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif 40 retardant la phase de 1800 à la troisième sortie du générateur d'impulsions et que l'entrée d'impulsion de la quatrième porte est reliée,par l'intermédiaire d'un dispositif 41 retardant la phase de 2700, à la quatrième sortie du générateur d'impulsions 38.Les sorties des portes 34,35,36,37 sont respectivement appliquées aux entrées des filtres passe-bas 42,43,44,45 dont les sorties sont reliées aux entrées des haut -parleurs 8,9,10,11, qui reçoivent les signaux composites audiofréquence 1+2, 2+3, 3+4, 4+1 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la réalisation d'une transmission tétraphonique constitué par des sources sonores virtuelles, caractérisé par le fait que les sorties des microphones disposés en losange à l'entrée de la channe de transmission et balayant la chambre sonore sont raccordées aux quatre entrées audiofréquence du codeur tétraphonique, que la sortie de ce codeur tétraphonique est reliée à l'entrée de l'installation de transmission dont la sortie est elle-même reliée à l'entrée du décodeur tétraphonique et que les quatre sorties audiofréquence du décodeur tétraphonique sont raccordées à l'entrée d'un système de haut - 2arleurs comprenant quatre haut -parleurs disposés en carré et recevant des signaux composites doubles. 2. Dispositif selon la revendication 1, appliqué au procédé de multiplexage à division dans le temps, caractérisé par le fait qutaux entrées audiofréquence des quatre portes du codeur tétraphonique sont respectivement raccordées une sortie : des microphones balayant la chambre sonore, les sorties de ces portes étant raccordées au circuit sommateur à quatre entrées incorporées au codeur tétraphonique et la sortie du circuit sommateur à une seule sortie étant raccordée à l'entrée du filtre passe-bas d'une fréquence limite de 53 kHz dont la sortie est elle-meme appliquée à l'entrée d'un dispositif de transmission en soi connu. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'entrée d'impulsions de la première des quatre portes incorporées dans le codeur tétraphonique est raccordée directement à la première sortie du générateur d'impulsions rectangulaires symétriques d'une fréquence de base de 38 kHz et délivrant un signal d'une demi-période, que l'entrée d'impulsions de la deuxième partie est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif retardant la phase de 900, au générateur d'impulsions symétriques à quatre sorties, que l'entrée d'impulsions de la troisième porte est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif retardant la phase de 1800, à la troisième sortie du générateur d'impulsions symétriques à quatre sorties, que l'entrée d'impulsions de la quatrième porte est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif retardant la phase de 2700 à la quatrième sortie du générateur d'impulsions symétriques à quatre sorties. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le signal dé sortie du codeur tétraphonique contient comme composantes de signaux un signal de canal principal d'une gamme de fréquence de 0-15 kHz constitué par l'audiosignal composite 1 + 2 + 3 + 4 ; un premier signal de canal auxiliaire de 38 kHz identique au deuxième harmonique du signal pilote de 19 kHz et modulé avec l'audiosignal différentiel 1-3 dans le mode de fonctionnement, modulation d'amplitude, double bande latérale, porteuse supprimée ; le deuxième signal du canal auxiliaire de 38 kHz qui est en quadrature avec le deuxième harmonique du signal pilote de 19 kHz et modulé avec l'audiosignal différentiel 2-4 dans le mode de fonctionnement modulation d'amplitude, double bande latérale, porteuse supprimée ; le signal pilote de 19 kHz ; le signal de commande tétraphonique de 38 kHz. 5. Dispositif selon la revendication 1 appliqué au procédé de multiplexage à division dans le temps, caractérisé par le fait que le décodeur tétraphonique comporte quatre portes montées en parallèle aux entrées, l'entrée d'impulsions de la première porte étant raccordée directement à la première sortie du générateur d'impulsion de fréquence de base de 38 kHz délivrant un signal d'un quart de période ; l'entrée d'impulsiom de la deuxième porte , étant par l'intermédiaire d'un dispositif retardant la phase de 900, raccordée à la deuxième sortie dudit générateur d'impulsions ; l'entrée d'impulsions de la troisième porte étant, par l'intermédiaire d'un dispositif retardant la phase de 1800, raccordée à la troisième sortie du générateur d'impulsions, tandis que l'entrée d'impulsions de la quatrième porte est, par l'intermédiaire d'un dispositif retardant la phase de 2700, raccordée à la quatrième sortie dudit générateur d'impulsion. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la sortie du dispositif de transmission en soi connu est raccordé à l'entrée d'un décodeur tétraphonique comportant quatre portes montées en parallèle côté entrée et dont les sorties sont respectivement raccordées aux entrées de filtres passe-bas d'une fréquence limite de 15 kHz et dont les sorties sont raccordées aux entrées du système à quatre haut parleurs. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le système de microphones disposé en losange à l'entrée de la channe de transmission et balayant la chambre sonore, de même que le système de hauts-parleurs placé à la sortie de la channe de transmission et disposés en carré sont décalés entre eux de 450, toute rotation du système de microphones dans un sens et selon un angle donné entratnant une rotation du système de haut -parleurs côté sortie, ce qui assure un décalage angulaire dans le mEme sens et selon le meme angle.