Brevet FR2385287A1 — publié le 19781020

La présente invention concerne un système de signaux quadriphonique compatible. Elle se rapporte, en tenant compte de lietat actuel de la technique, à un système de transmission quadriphonique compatible, dans lequel on forme à partir des signaux provenant de quatre sources quatre signaux indépendants dans une unite de codage à l'aide de circuits d'addition et/ou de dephasage, et on transmet ces signaux par l'intermédiaire d'une voie à deux ou quatre canaux, puis on les décode à l'aide de circuits semblables d'addition et/ou de déphasage dans une unité de decodage, en vue de reproduire les quatre signaux desdites sources. Pour obtenir -la meilleure-qualite possible de transmission de signaux quadriphonique, il convient d'utiliser une méthode dans laquelle on fait intervenir quatre canaux indépendant, dont la largeur de bande correspond à la plage de fréquences acoustiques. Il peut être nécessaire, au cours de la transmission, de faire passer les quatre signaux de frequence acoustique dans un seul canal de transmission, ce qui peut être par exemple réalise à l'aide de multiplexeurs de temps ou de fréquence, mais il en résulte que la largeur de bande de ce canal unique doit avoir la grandeur correspondante. La largeur de bande d'un système de transmission quadriphonique à quatre canaux est par consequent egale au double de celle d'un système de transmission stéréophonique à deux canaux.Du fait de cette plus grande largeur de bande, un tel système de transmission quadriphonique à quatre canaux est par consequent plus coûteux, mais il assure une bonne qualité de transmission avec une faible diaphonie. Pour réduire la largeur de bande necessaire, on a utilise des systèmes de transmission quadriphoniques comportant une voie de transmission dans laquelle on réduit le nombre des canaux de quatre à deux, mais où on revient, à l'extrémité de cette voie de transmission, de deux canaux aux quatre canaux necessaires. Dans ces systèmes de transmission quadriphoniques de types connus, appelés "systemes 4-2-4", on ne dépasse ni le nombre de canaux,ni la largeur de bande de systèmes stéréophoniques à deux canaux. On peut effectuer la conversion d'un système à quatre canaux en uh système à deux canaux en faisant intervenir des unités de codage et des circuits d'addition et/ou de'déphasage. Du fait que la reduction du nombre de canaux est définie mathématiquement par un système d'equations linéaires, et du fait qu'on peut caractériser un tel système par des matrices formées par les coefficients des équations, on a appelé ce système un "système matriciel". Dans un appareil radiophonique comportant un tel système de transmission quadriphonique, il est prévu des récepteurs stéréophoniques à deux canaux qui ne sont pas bien coûteux, mais qui présentent l'inconvénient important de réduire sensiblement la qualité de réception et d'être affectés par une diaphonie relativement élevée entre les différents canaux Ainsi, d'après le brevet britannique No. 1 375 782, on connaît un système matriciel 4-2-4 dans lequel la conversion des quatre signaux LF, RF, LR, RR, fournis par quatre microphones, s'effectue dans un dispositif de transmission à deux canaux d'après les formules suivantes:: X = 0,92 LF + 0,38 RF+ j 0,92 LR+ j 0,38 RR (1) Y = 0,38 LF + 0,92 RF - j 0,38 LR - j 0,92 RR En fonction de cette transmission à deux canaux.des signaux X et Y, on peut reproduire les signaux des quatre canaux à l'aide de quatre haut-parleurs, conformément aux formules: LF' = 0,92 X + 0,38 Y LR' = 0,92 X - 0,38 Y (2) RF' = 0,38 X + 0,92 Y RR' =-0,38 X + 0,92 Y LF', RF', LR' et RR' désignant les signaux reproduits dans les différents canaux. Les mêmes considérations s'appliquent au système appelé NSQ" et dans lequel les signaux initiaux LF, RF, LR, RR, sont convertis en signaux à deux canaux d'après les formules suivantes: X = LF - j 0,71 LR + 0,71- RR ( Y = RF - 0,71 LR + j 0,71 RR en vue de pouvoir reproduire ensuite les quatre signaux initiaux. En utilisant des formules générales, la conversion des quatre signaux initiaux LF, RF, LR, RR, est réalisée dans des systemes connus et avec une transmission à deux canaux de façon à produire les deux signaux X, Y, con formément aux formules suivantes: X = x1LF + x2RF + x3LR + x4RR (4) Y = y1LF + y2RF + y3LR + y4RR auquel cas, les fonctions Xs, X2, X3, X4 et yi, y2, y3, y4, peuvent être des nombres réels ou imaginaires quelconques, mais où cependant on doit avoir les relations suivantes:: x1 # O, x3 Z O, Y2 # , y4 s O et y3 . y4 O (4a) L'inconvénient de tous ces systemes connus consiste, comme indiqué cidessus, dans la mauvaise qualité de réception et dans la diaphonie reRati- vement élevee. En outre, on ne connaît jusqu'à maintenant aucun système de transmission quadriphonique à quatre canaux qui soit compatible avec un système matriciel déjà existant et présentant un nombre réduit de canaux, c'est-à-dire pouvant être relie à une installation quadriphonique comportant quatre canaux distincts en vue de la reproduction'de signaux dans un dispositif conçu sur le principe du système 4-2-4. En consequence, l'invention a pour but de fournir un système de transmission quadriphonique avec lequel il soit possible, avec le même émetteur et le même mode d'émission, et dans le cas de l'utilisation d'un récepteur à quatre canaux, d'obtenir une réception dont la qualité corresponde typiquement à celle du système à quatre canaux, alors que, par contre, lorsqu'on utilise un récepteur qui est conçu pour la réception diemissions quadriphoniques avec une largeur de bande reduite en correspondance à un système matriciel, il soit possible d'obtenir une réception dont la qualité correspond essentiellement à celle du système matriciel utilisé. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que le codage des signaux (LF, LR, RF, RR) fourni par les sources de signaux (MLF, MLR; MRF, MRR) et appliqué aux quatre entrées de l'unité de codage 2 est effectué, en vue de la conversion dans les signaux (U, V, S, T) apparaissant aux sorties de l'unité de codage 2 ou bien aux entrées de l'unité de décodage 7, conformément aux équations suivantes:: U = x1 LF + x2 RF V = x3 LR + x4 RR (5) S = Y1 LF + Y2 RF T = y3 LR + y4 RR cependant qu'on effectue a partir de ces quatre signaux U, V, S, T, le cas échéant après addition suivant les formules- X = U + V et U = S + T, dans l'unité de décodage 7,-12, une conversion en signaux LF, LR, RF, RR ou LP', LR', RF', RR', correspondant aux signaux initiaux, les coefficients xi, X2, X3, X4, yl, y2, Y3, y4, étant des nombres réels ou imaginaires quelconques, à condition que x1 # O, x3 s O, Y2 O, y4 O, y3 . x4 f O (5a) Le principe de l'invention-consiste par conséquent en ce que les canaux de transmission existant dans un système quadriphonique à deux canaux éta- blissent entre les deux signaux X, Y, correspondant à la formule (4) et les signaux U, V, S, T, une relation correspondant àla formule: X=U+V Y+S+T Le décodage, après transmission des quatre signaux U, V, S, T, s'effectue avantageusement d'après les formules suivantes:: X2 LF' = U - x2 Y2 RF' = S ~ x1 U 1 = S - Mi (7) LR' = V - x4 T y4 y3 RR' = T - V x3 où LF', RF', LR', RR' représentent les signaux reproduits qui ne se différen cient des signaux initiaux LF, RF, LR et RR que par un facteur constant. Lorsque les quatre sources de signaux sont constituées par exemple par quatre microphones, ceux-ci fournissent un signal quadriphonique à quatre canaux qui est appliqué à une unité de codage aux sorties de laquelle on obtient quatre signaux qui sont par exemple transmisà une installation d'émission à quatre canaux. En fonction du principe de l'installation receptrice utilisée, on obtient du côté reception, soit un signal à quatre canaux, ou bien, lorsqu'on utilise un récepteur moins coûteuxfl conçu suivant le principe du système 4-2-4 et fonctionnant avec une largeur de bande plus étroite, on obtient un signal à deux canaux qui est applique à une unité de décodage de manière à pouvoir être converti en un signal à quatre canaux. Le système de transmission de signaux selon l'invention est basé sur le principe d'un système de transmission à quatre canaux dans lequel, en utilisant la meme unite de codage, on peut assurer la transmission du signal quadriphonique, en fonction des impératifs de qualité, soit par un mode de transmission à quatre canaux, soit par un mode de transmission à deux canaux de qualité correspondante, auquel cas la voie de transmission des signaux peut être évidemment constituée par une voie de transmission à basse fréquence, ou bien également, par un disque, une bande magnétique, ou une voie de transmission à haute fréquence. L'invention peut être appliquée à un système de transmission quadriphonique à deux canaux, dans lequel on fait intervenir pour la reduction du nombre de canaux une addition algébrique et/ou un déphasage. Dans le cas du système matriciel quadriphonique connu d'après le brevet britannique Nô. 1 375 782 et opérant suivant le principe du système 4-2-4 et d'après les Formules (1) et (2), il ne se produit pas, selon l'invention, une transmission des signaux X, Y, mais une division de ces signaux en deux parties, conformement aux Formules (6), de sorte que l'on obtient: U = 0,92 LF + 0,38 RF V = j 0,92 LR + j 0,38 RR t8) S = 0,38 LF + 0,92 RF T = -j 0,38-LR - j 0,92 RR où le symbole j represente un déphasage positif de 90 le symbole "-"-représente un déphasage de 1800. Les signaux intervenant dans la Formule (8) peuvent être reconvertis sans diaphonie dans les signaux initiaux RF, LF, RL, RR, et l'on obtient alors: S - 0,41 U = 0,77 RF U + 0,41 S = 0,77 LF (9) V + 0,41 T = j 0,77 LR -T - 0,41 V = j 0,77 RR 0n voit que, avec l'invention, il est également possible d'obtenir une transmission distincte en quatre canaux.Cependant, par exemple à cause de la réduction de la largeur de bande lors de la réception, on ne dispose que d'une possibilite de transmission en deux canaux et, après terminaison de l'operationd'additionü + V et S + T dans le sens des Equations (6), il est toujours possible d'assurer une transmission quadriphonique des signaux, conformément au système à deux canaux connu et précite, dans lequel le décodage est effectué d'après les Formules (2). On obtient une solution semblable à celle de l'invention dans le système décrit par D.H.Cooper, T.Shigha, dans la publication "Discrete tMatPix Mtlti- channes Stereo", Journal of Audio Engineering Society, Volume 20, p. 346/350, Juin 1972, cependant, avec la difference essentielle que ce système n'est compatible avec aucun système déjà existant, et présente une structure de circuits complexe. La solution selon l'invention n'est absolument pas comparable à aucun des systèmes de transmission quadriphoniques à deux canaux de types connus. On -peut citer à cet égard, le système "SQ", dans lequel les signaux des quatre canaux correspondant aux Equations (3) sont convertis en signaux pour deux canaux. Suivant l'invention, avec la division des signaux X, Y, en deux parties U et V ou S et T, on obtient dans ce cas: U = LF V = -j 0,71 LR + 0,71 RR (10) S = RF T = -0,71 LR + j 0,71 RR La reproduction peut être réalisée de la manière suivante: U = LF - 0,71 /T - j V/ = LR 0,71 /V - j Tf = RR (11) S = RF Egalement, dans ce cas, l'invention permet une transmission quadriphonique distincte dans quatre canaux. Cependant, lorsqu'on doit réaliser une transmission en deux canaux du fait d'une réduction de a largeur dè bande, ou bien pour une autre raison, il suffit d'effectuer l'addition, conformement aux Formules (6), en vue d'obtenir la transmission initiale à deux canaux. En outre, on voit qu'on peut employer un récepteur conçu sur le principe du système "SQ", sans difficulté, dans le système de transmission de signaux selon l'invention. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et-des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 représente un exemple de réalisation d'un système de transmission selon l'invention comportant quatre canaux distincts de transmission. La Figure 2 représente un système relie à un dispositif de reproduction conçu pour un mode de transmission à deux canaux. Dans les deux exemples représentés sur les Figures 1 et 2, on dispose dans les quatre angles d'une pièce 1, quatre microphones MLF, MLR, MRF et MRR, qui fournissent quatre signaux LF, LR, RF et-RR, qui sont appliqués à une unite de codage 2 se composant de circuits d'addition algébrique et/ou de circuits dephaseurs connus. Dans l'unité de codage 2, les Signaux LF, LR, RF et RR sont codés d'après les Formules (5) de maniera à obtenir aux sorties de l'unité de codage 2 les quatre signaux U, V, S, T, qui sont transmis par l'intermédiaire de quatre canaux indépendants 3, 4, 5, 6, c'est-â-dire, parl'intermédiaire d'une voie de transmission a quatre canaux. Cette voie de transmission peut etre constituée par une voie de transmission radiophonique, un câble basse fréquence, un disque, une bande magnétique, ou un moyen semblable. Dans l'exemple de la Figure 1, les quatre canaux 3, 4, 5, 6 sont reliés aux quatre entrées d'une unité de décodage 7, dans laquelle les signaux RF, LF, LR et RR sont rétablis de maniere à être appliques aux quatre sources sonores, par exemple des haut-parleurs SRF, SLF, SLR et SRR, qui sont installés dans la pièce 8 en correspondance aux microphones MRF, MLF, MLR et MRR. Dans cet exemple, il s'effectue par conséquent une transmission de signaux quatre canaux distincts. Il est également possible d'assurer une transmission de signaux quadriphonique, conformément à la réalisation de la Figure 2. L'unité de codage 2 est identique à l'unité de codage 2 de la Figure 1. Après la transmission des signaux U, V, S, T, par l'intermédiaire des canaux 3, 4, 5, 6, il se produit une addition des signaux U, V et S, T, de maniere à produire les signaux 10 et 11, qui sont identiques, conformément aux Formules (6), aux signaux X et Y du système de transmission à deux canaux. Les signaux 10 et 11 parviennent à l'unité dedécodage 12 qui convertit le signal à deux canaux en un signal à quatre canaux, de sorte qu'on obtient les signaux RF', LF', LR' et RR', qui sont appliqués aux haut-parleurs SRF, SLF, SLR et SRR. L'unité de décodage 12 est de type connu quand l'invention est appliquée à un système de transmission quadriphonique à deux canaux déjà connu. Dans ce cas, l'unité de décodage 12 est identique à l'unité util*see pour le décodage du système connu. Les additions intervenant dans les Formules (6) et misesen évidence sur la Figure 2, sont réalisées, par exemple, dans des modes classiques de modulation radiophonique (multiplexage de fréquence ou de temps),du côté réception, automatiquement par la limitation de a largeur de bande et par le mode de démodulation. Cette fonction n'est pas assurée par un circuit de commande indépendrnt. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Système de transmission de signaux quadriphonique compatible, dans lequel on forme à partir des signaux produits par quatre sources, dans une unite de codage et à l'aide de circuits d'addition et/ou de déphasage, quatre signaux indépendants qui sont transmis, par l'intermediaire d'une voie à deux ou quatre canaux, de manière à être ensuite décodés dans une unite de codage à l'aide de circuits semblables d'addition et/ou de déphasage, en vue d'un rétablissement des quatre signaux desdites sources, système caractérisé en ce que le codage des signaux (LF, LR, RF, RR) fourni par les sources de signaux (MLF, MLR, MRF, MRR) et appliqué aux quatre entrées de l'unité de codage (2) est effectué, en vue de la conversion dans les signaux (U, V, S, T) apparaissant aux sorties de l'unité de codage (2) ou bien aux entrées de 1 'u- nité de décodage (7), conformément aux équations suivantes: U = x1 LF + x2 RF V = x3 LR + x4 RR (5) S = y1 LF + y2 RF T = y3 LR + y4 RR cependant qu'on effectue à partir de ces quatre signaux U, V, S, T, le cas échéant après addition suivant les formules X -- li + V et U = S + T, dans l'unité de décodage (7, 12), une conversion en signaux (LF, LR, RF, RR ou LP', LR', RF', RR'), correspondant aux signaux initiaux, les coefficients x , x , x , x , y , y , y , y , étant des nombres réels ou imaginaires quelconques, à condition que x1 # O, x3 E O, Y2 = 0, y4 # O, y3. x4 # 0 (5a) 2.- Systeme de transmission- de signaux selon la revendication 1, caractérise en ce que le décodage est réalisé conformement aux équations suivantes: LF' = U - X2 LF' = U - y2 S y2 RF' = S - y1 U x1 (7) LR' = V - x4 T y4 y3 RR' = T - V x3