Brevet FR2315813A1 — publié le 19770121

t La présente invention concerne les transmissions télépho- niques avec visualisation de l'interlocuteur, transmissions images par ligne téléphonique. Dans les dispositifs connus de ce genre, la transmission des images est assurée par un dispositif dit de télévision en circuit fermé. Ces dispositifs comportent notamment : 1 caméra et les annexes pour l'alimentation, la synchronisation et le balayage. Un câble spécial de liaison entre l'émetteur et le récepteur. Un écran de visualisation et ses annexes pour la repro duction de l'image. Ces dispositifs présentent l'inconvénient majeur de nécessiter la pose d'un câble ou d'un système de liaison hertzien capable de transporter une fréquence minimum de l'ordre du Mégahertz. Ces fréquences sont absolument incompatibles avec les lignes du réseau téléphonique international.D'autre part, les réseaux de vidéo-téléphone ainsi constitués suivant le prin- cipe de la télévision en circuit fermé sont très délicats à constituer et nécessitent des amplificateurs de lignes, des dis positifs pour ondes stationnaires, des signaux indésirables viennent troubler le fonctionnement : intermodulation, transmodu lation, oscillations de transposition, oscillations des récepteurs champ radio électrique ambiant, etc... Le dispositif objet de l'invention permet d'éviter ces in convénients. Dans celui-ci, les effets parasites sont réduits et surtout la transmission des images et du son s'effectue en utilisant des fréquences parfaitement compatibles avec le réseau téléphonique international (3 500 hertz l 200 bauds). il est possible grâce à la présente invention d'utiliser des répondeurs automatiques vidéo-télephone en audio-fréquence, ce qui repré sente une économie très sensible par rapport aux répondeurs automatiques par magnétoscope. De même, il est possible d'enregis trer les cbnversations vidéo-téléphone sur cassettes magnétiques ordinaires. Le dispositif objet de l'invention comprend un poste émetteur et un poste récepteur. Pour dialoguer avec un interlocuteur, il est prévu l ensemble émetteur récepteur auprès de chaque interlo chuteur. Pour des raisons d'économie, il sera possible utiliser I les mêmes circuits pour plusieurs fonctions d1un ensemble émet tcur récepteur. Le schéma de fonctionnement d'un émetteur est |figuré planche I fig. 1, il comprend - Une caméra de télévision repère 1 de type Vidicon à grille séparée, définition environ 550 points, compensation automatique des variations de luminosité.On pourra utiliser également une caméra à circuit CCD (Charge Coupled Device) ou d'autres types de caméras, par exemple caméra couleur avec tube analyseur Trinicon. il est bien précisé que les matériels décrits présentement ne constituent qu'un exemple d'application du procédé objet de la présente invention. La liste des matériels est non limitative et ne saurait de ce fait limiter la propriété industrielle de l'invention. La caméra sera dotée des perfectionnements actuellement connus dans le domaine de la prise de vue et en particulier d'une commande automatique du diaphragme de façon à garder constante la luminosité de l'image quelle que soit la lumière ambiante. - Ensemble amplificateur vidéo, balayage et synchronisation repère 2. Le générateur de synchronisation sera piloté par quartz et réalisé de préférence en circuits intégrés. - Conve tisseur analogique numérique du circuit vidéo repère 3. Ce circuit est destiné à transformer les signaux issus de l'en- semble repère 2 en signaux binaires pour la mise en mémoire transfert des images. La conversion s'opérera sur la base de 4 ou 5 grisés définis du noir au blanc mais une définition plus fine est possible. - Mémoires repère 4 comprenant une mémoire transfert repère 7 utilisée pour fixer image par image la sortie du circuit repère 3 sans problème de synchronisation et une mémoire centrale repère 4 capable de fixer une centaine images qui seront copiées sur la mémoire transfert en fonction de la commande de la matrice de codage repère 24. Ces mémoires pourront être réalisées suivant différentes technologies : mémoire à disque, mémoire à tambour, mémoire ferrite, mémoire MOS, mémoire à tores, mémoire à particules magnetiques dans un mono cristal, mémoire holographique, etc...En règle générale, il suffira de choisir une mémoire ayant un temps d'accès compatible avec la base de temps de la caméra mais on pourra également utiliser pour des raisons de synchronisation entre la reconnaissance des phonèmes et l'impression en mémoire une ligne à retard entre le convertisseur analogique numérique repère 3 et la mémoire transfert repère 7. Dans la mémoire transfert et dans la mémoire centrale, les images seront donc stockées sous la forme : adresse début, image, adresse fin. Le phonème fe par exemple sera LBL 12 1011011000110101 ............... GO TO 13 LBL 13 1100101000110101 GO TO 14 LBL 14 101010111011010001 RTN Naturellement, les méthodes de stockage sont variables suivant le type de mémoire et surtout suivant le type d'écran où se fera la lecture de l'image. On aura intérêt à utiliser une synchronisation effectuée à partir des tops délivrés par l'affichage des étiquettes (LBL). La mémoire centrale repère 4 comportera un pointeur dont le rôle sera de connecter à la sortie de la mémoire successivement toutes les images enregistrées mais au rythme de transmission de l'adapteur au réseau. - A la suite de la mémoire centrale repère 4 (toujours fig. l) vient un adapteur au réseau repère 9 dont la fonction est de transmettre les informations images ou codes à une vitesse compatible avec le réseau téléphonique (actuellement 1 200 bauds). Ceci sous-entend que la transmission du contenu de la mémoire centrale s'effectuera dans un temps assez long de l'ordre de 8 minutes. Toutefois, il faut mentionner que lTutilisation de la télévision numérique offre la possibilité de réduire notablement ce temps par un procédé de compression qui emploie la redondance des images élément à élément combinée avec un procédé de codage. Ce procédé étant connu nous n'en rappellerons que le principe : voir fig. 4 planche Il. Au point A, il est possible de stocker des éléments statistiques de premier ordre sur le niveau des signaux vidéo qui proviennent du numérateur repère 27. Le codeur PE repère 28 (codeur d'éléments précédents) a pour fonction d'émettre un neuvième signal, ou signal d'élément précédent si.un élément d'image déterminé est égal à celui qu'il précède immédiatement. L'opération du codage dans ce système en tenant compte de hélé ment précédent permet de réduire 70 % à 80 % l'importance des signaux nécessaires à la composition d'une image par rapport à la précédente. Le schéma de principe fig. 4 planche II comprend donc le tube Vidicon et amplificateur repère 25, l'échantillon- nage repère 26, le numérateur repère 27, le codeur PE repère 28, le codeur HUFFMAN repère 29, le synchroniseur repère 30, l'ampli balayage et déflexion horizontale repère 51, l'ampli balayage et déviation verticale repère 32. Nous rappelons que le procédé de codage Huffman consiste à classer les informations à.envoyer dans l'ordre de probabilité décroissante de production. Les deux derniers paquets dtinforma- tions probables sont codés en binaire et enfin, les messages sont reclassés dans un nouvel ordre suivant la probabilité décroissante. Le traitement est poursuivi jusqu'à la probabilité 1 pour le dernier groupement. - A la suite de l'adapter au réseau, vient le mélangeur repère 10 qui envoie vers la ligne téléphonique de sortie le signal en modulation de phase provenant de l'adapteur au réseau et le signal en modulation d'amplitude provenant de la sortie de l'amplificateur d'audio-fréquences repère 11. Naturellement, on pourra utiliser d'autres systèmes pour l'envoi simultané des informations image et informations son. - Le microphone directionnel repère 12 est branché sur un amplificateur repère il qui sera muni d'un dispositif de contrôle automatique de la modulation. Une des sorties de l'amplificateur est reliée à la matrice de codage repère 24 qui comprend - un convertisseur analogique numérique pour la transfqrmation des signaux de l'amplificateur repère Il en signaux binaires. On remarquera cependant-que l'on pourrait utiliser des filtres pour l'analyse fréquentielle mais ce procédé risque de ne pas rendre compte des phénomènes transitoires rapides (dans les plosives). De même, les fréquences de coupure des filtres étant invariables, les réponses des filtres peuvent être assez dîffé- rentes lorsque. le locuteur change. Donc, il est préférable d'analyser le signal d'audio-fréquences dans sa représentation amplitude-temps. Le signal sera échantillonné sur 10 KHz ce qui donne approximativement la même bande passante que pour le téléphone. La fig. 5 montre l'information codée i i ai : - 1 i est le nombre d'echan- tillon entre deux extréma du signal, ctest-à-dire entre deux passages par zéro de la dérivée. La quantité 1 i est calculée après discrétisation de l'amplitude, ai est l'amplitude de l'ex- trémun. Chaque (1 i, ai) est codé sur un octet et le débit d'in formation est en moyenne 1 200 bauds. Ce codage permet de reconstituer le messagt initial par interpolation linéaire fig. 6 entre les extrémas avec suffisamment d'intelligibilité. Donc, nous pouvons avoir suffisamment dtinformation pour la reconnaissance. C'est ce qui nous conduit à choisir la méthode du-passage par zéro du signal ou de sa dérivée. Cette méthode relie les passages par zéro à des paramètres caractérisant les formants (fréquence centrale, largeur de bande, amplitude). Les résultats expérimentaux concordent avec les résultats calculés dans le cas des voyelles, les hypothèses ne sont pas suffisantes dans le cas des consonnes. Nous pouvons également relier aux formants les distances successives entre passages par zéro présentes dans un cycle de voisement de l'appareil phonatoire. Dans notre cas, le fait d'utiliser les passages par zéro de la dérivée du signal fait que nous fixons uniquement le formant de plus haute fréquence, éventuellement le second s'il existe mais nous ne pouvons atteindre le troisieme à cause de la numération. La première étude a validé la méthode choisie. Si nous construisons l'histogramme des longueurs 1 pendant la durée d'une voyelle, on peut constater qutil y a une bonne ressemblance entre les histogrammes d'un même son prononcé par plusieurs locuteurs masculins différents. Pourtant, il y a dissemblance pour les différents sons.Donc, après normalisation, nous pouvons créer un dictionnaire des phonèmes avec les codes numériques correspondants. Naturellement, il faut séparer les sons en grandes catégories : voyelles, fricatives non voisées (s, ch, f), consonnes voisées (m, n, l, j, z, y), plosives possibles. Il est bien précisé que dTautres méthodes d'analyse de la voix peuvent être utilisées dans le cadre du présent brevet pour la réalisation du convertisseur analogique numérique de la matrice de codage repère 24. La matrice comprend également - un registre des phonèmes repère 6 réalisé suivant la technique explicitée ci-avant du dictionnaire des phonèmes. Les phonèmes sont stockés dans une mémoire rapide sous forme de messages codés.Les signaux provenant du convertisseur sont comparés aux messages du registre des phonèmes et le message le plus rapprochant ainsi sélecté envoie son étiquette correspondante dans la mémoire transfert repère 7. il est prévu une commande manuelle des étiquettes~ repère 5 qui peut servir pour le passage des documents à l'écran par exemple. En résumé, le système émetteur ci-avant décrit fonctionne de la manière suivante ère 1 phase dite de transmission des images de base. Après avoir inséré le registre des phonèmes correspondant à la langue dans laquelle on désire s'exprimer, on présentera devant la caméra un des documents objet de la conversation. Ce document pourra être présenté directement devant l'objectif ou à l'aide d'un miroir à 450, le document étant posé à plat et la caméra en position miroir électronique. En agissant sur la commande repère 5 on donnera une étiquette à l'image du document pour son repérage dans la mémoire repère 4 ainsi que pour pouvoir rappeler à 1 ' écran à tout instant ledit document, Ensuite, on commencera à parler devant la caméra de préférence sans faire de grands mouvements désordonnés de la tête pour utiliser au maximum la redondance des images, ce qui permet de réduire la phase de transmission des images de base à un minimum de temps.On pourra également enregistrer des mimiques (oui ou non de la tête par exemple) et envoyer ces images pendant que parle le correspondant. Pendant que le locuteur parle, le registre des phonèmes sélecte les images correspondantes au niveau de la mémoire transfert, les affecte d'une étiquette et les stocke dans la mémoire centrale. La mémoire centrale dès la première image stockée la transmet à l'adapteur au réseau qui la communique au mélangeur après l'avoir transmis à une vitesse compatible avec le réseau. Dès qu'une image arrive à son RTN, le pointeur de la mémoire centrale envoie une autre image et ainsi de suite jusqu'à la lecture complète du contenu de la mémoire centrale. Simultanément par l'intermédiaire du mélangeur la parole du locuteur est transmise. Cette phase dite de transmission des images de base dure quelques minutes suivant le nombre d'images à transmettre et le procédé de compression utilisé. La 2ème phase de transmission du système émetteur suit immédiatement la phase précédente. La parole est toujours transmise directement ainsi qu'éventuellement des images pour mettre à jour le contenu de la mémoire centrale (documents par exemple), mais maintenant le poste récepteur possédant suffisamment d'images pour établir une animation, le poste émetteur transmet les signaux codes des étiquettes correspondantes aux images à afficher par le poste récepteur. Dans le cas d'une ligne téléphonique de bonne qualité il sera possible (en variante) de transmettre uniquement la voix du locuteur, le décodage se faisant au niveau du récepteur. La fig. 2 planche I représente un récepteur qui comprend depuis la ligne téléphonique repère 19 les éléments suivants - un séparateur de modulation repère 20 destiné à séparer les signaux d'audio-fréquences des signaux binaires de transmission images et de codes. - la modulation d'amplitude est reprise par l'amplificateur d'audio-fréquences repère 21 et envoyée sur le haut parleur repère 22 (ou écouteur) - la modulation de phase est reprise par l'adresseur de mémoire repère 17 qui comprend en sus une commande manuelle repère 18, Iladresseur envoie les étiquettes vers la mémoire centrale réception. - la mémoire centrale réception repère 14 est réalisée dito mémoire centrale émission repère 4, son rôle est de transmettre l'image sélectée par l'étiquette issue de l'adresseur repère 17. - l'image numérique provenant de la mémoire centrale réception est dirigée vers le système synchroniseur et affichage (balayage) repère 15. Ce système est prévu pour effectuer la transformation du code de l'image numérique. - écran repère 16 peut être du type cathodique traditionnel, du type trinitron, du type à éléments semi-conducteurs. Dans ce dernier cas, le système de synchronisation et de balayage sera avantageusement intégré à l'écran plat lui-même. On pourra de même utiliser les écrans plats-à cristaux liquides. Le fonctionnement du récepteur est très simple dès la mise en marche. Pendant la première phase de Ilemission, on voit apparaître sur l'écran le document comme indiqué plus haut dans le fonctionnement émetteur et lion entend la voix de ltinterlo- cuteur. Dès que la mémoire centrale réception est suffisamment remplie, on voit apparaître sur ln ltécran l'interlocuteur, la commande manuelle repère l8 permettant d'afficher une image correspondant à une étiquette connue. Une variante de récepteur est représentée fig. 3 planche II Dans ce type de récepteur, le décodage des phonèmes de l'interlocuteur est fait par la matrice repère 24, ce qui permet de voir l'interlocuteur même si celui-ci ne possède qu'un poste téléphonique traditionnel à condition d'avoir enregistré au préalable la mémoire centrale réception (qui peut être enfichable et interchangeable). Dans ces conditions, on peut même envisager la production de mémoires centrales pré-enregistrées correspondant aux différents locuteurs. Pour ltenseignement par exemple, il suffit de lire une bande magnétique sur l'entrée du récepteur qui comprend des documents et des images du professeur, de suivre le cours puis d'appeler par la ligne téléphonique le professeur pour avoir des compléments d'explications personnelles du professeur en vidéo. il faut noter qu'à ce stade là une cassette à ruban magnétique peut être utilisée (ou tout autre dispositif d'enregistrement et de restitution de fréquences auditives) en tête de l'appareil récepteur ce qui permet de pénétrer le cours plusieurs fois mais dans ce cas il est préférable d'utiliser un magnétophone type stéréo et d'enregistrer sur une piste le son, sur l'autre les codes images. Lors de la lecture du magnétophone, il sera nécessaire d'envoyer directement chaque piste vers ses fonctions respectives. il est possible de compléter le dispositif de la fig. 3 par un séparateur repère 20 dessiné en traits mixtes et un adresseur repère 17 de manière à pouvoir remplir la mémoire centrale à distance. Une autre variante de l'invention consiste à utiliser directement une caméra de conversion analogique numérique représentée fig. 7 planche IV comprenant derrière l'objectif un capteur photo-électrique repère 36, un montage électronique du capteur repère 33 : un détecteur d'intensité repère 34, un codeur dtinten- sité repère 35, un excitateur de balayage repère 37, un décodeur de balayage repère 38. Le raccordement aux différents systèmes de la présente invention s'effectue normalement. Le codeur d'intensité est relié à la mémoire centrale repère 4. La mémoire est reliée à la partie adresseur de la matrice de codage repère 24 et la sortie de la mémoire (par le pointeur) est effectuée vers l'adapteur au réseau répère 9, puis le mélangeur repère 10 d'où sort la ligne téléphonique repère 13. Les dispositions d'alimentation de la matrice de codage sont inchangées mais un déclencheur de balayage repère 39 doit être installé entre la sortie de la matrice et le décodeur de la caméra. il faut encore remarquer que l'on peut réaliser de façon très économique la présente invention en utilisant un récepteur de télévision ordinaire en conjonction avec une matrice de codage, une mémoire centrale et les divers asservissements déjà énoncés, cet ensemble formant un poste récepteur, un poste émetteur pouvant être adjoint par la suite pour compléter le système et formant ainsi un véritable téléphone - téléviseur où il est possible de voir son interlocuteur en conversant. Nota Nota : la présente invention ne porte pas sur la disposition des différents éléments fonctionnels sur le châssis. Le fait par exemple de disposer la mémoire centrale sur l'écran lui-même ou de l'intégrer sur le châssis d'un imageur à cristaux liquides àit partie du domaine de la présente invention. Comme l'invention porte sur un procédé, on n'a pas représenté ni décrit les appareils complètement terminés. La réalisation pratique de chaque élément fonctionnel défini étant du domaine connu et les schémas de câblages pouvant varier à l'infini, il est ! évident que les appareils construits suivant l'invention peuvent faire l'objet de tous les travaux de finition et adjonctions de gadgets électroniques connus par exemple remplacement de la ligne ,téléphonique par une porteuse haute fréquence ce qui permet dans ides locaux desservis par le même compteur électrique, une liaison par les priscs secteur. Le procédé objet de l'invention peut être utilisé t- pour la réalisation de télévisions destinées à transmettre par téléphone des conversations vidéo - pour la réalisation de lecteur de cours d'enseignement par audiovisuel avec la possibilité d'utiliser des programmes sur bandes magnétiques genre magnétophone, de transmettre les cours par téléphone pour visualiser sur l'écran des explications personnielles (ceci en temps réel) pour l'animation vidéo automatique (conversations de personnages) - L'un des interlocuteurs ou relais de la conversation peut être un ordinateur ce qui permet des trucages vidéo. - En conjonction avec un magnétophone et un télémanipulateur, l'appareil fabriqué suivant l'invention peut équiper les postes mobiles de télé-activités. - Peut remplacer le téléphone ordinaire. - Peut à partir d'une séquence gros plan prise sur une émissif de télévision, obtenir la composition d'une conversation vidéo imaginaire. REVEND-T CATIONS 1) Procédé électronique de mise enmémoire et d'animation d'images télévision, notamment pour conversation vidéo caractérisé par la disposition d'une matrice de codage des sons et en particulier de la voix humaine qui établit une correspondance univoque entre les sons et les images correspondantes. Lesfonctions d'analyses et de synthbses sont effectuées par le poste émetteur et le poste récepteur. 2) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 caractérisé par une matrice de codage comprenant un convertisseur analogique numérique, un registre des phonèmes et un générateur d'étiquettes. 3) Dispositif électronique de télévision selon la revendication 2 caractérisé par un registre des phonèmes interchangeables suivant la langue, le dialecte ou le code utilisé pour la communication. 4) Dispositif électronique de télévision selon la revendication 2 caractérisé par la disposition dtune mémoire centrale rapide avec pointeur automatique pour la lecture lente de la mémoire. 5) Dispositif électronique de télévision selon la revendication 2 caractérisé par l'adjonction d'un compresseur d'images à la sortie de la mémoire centrale émetteur pour diminuer le temps de transmission du contenu de la mémoire. 6) Dispositif électronique de télévision selon la revendication 2 caractérisé par la disposition des circuits pour l'emploi d'un téléviseur standard comme écran de réception. 7) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l caractérisé par l'emploi d'une mémoire centrale réception intégrée à l'écran plat. 8) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 caractérisé par la mise en oeuvre de magnétophone d'audiofréquence pour enregistrer et lire des images de télévision 9) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 caractérisé par la liaison téléphonique entre le poste émetteur et le poste récepteur. 10) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 caractérisé par une commande manuelle d'étiquettes tant à l'émis- sion qu'à la réception qui permet de fixer les images souhaitées.