Brevet FR2418593A1 — publié le 19790921

La présente invention se rapporte aux procédés de diffusion d'un signal sonore qui permettent d'enregistrer un tel signal sur un support d'enregistrement, de reproduire ce support à un grand nombre d'exemplaires, puis de lire ces reproductions. Un tel procédé est mis en oeuvre dans les disques et les appareils disponibles couramment sur le marché et qualifiés du terme "haute-fidélité. On a proposé dans le brevet français NO 2 303 426 déposé le 4 Mars 1975 par la demanderesse d'utiliser pour une telle diffusion la technique dite du vidéo-disque. On sait que cette téchnique initialement développée pour diffuser des signaux de télévision peut être utilisée pour toutes sortes de signaux à large bande, et que l'on a néanmoins gardé ce nom de vidéo-disque pour de telles applications de la même manière que l'on utilise le mot vidéosignal pour des signaux couvrant une bande s'étendant de quelques Hertz a au moins quelques mégahertz sans que ces signaux représentent nécessairement une image de télévision. L'intéret d'utiliser cette technique pour diffuser des signaux sonores est de pouvoir enregistrer des programmes de très longue durée sur un seul disque, et d'améliorer la qualité de ces programmes,-notamment pour la restitution des aigües. Ceci est rendu possible par la très grande bande passante disponible dans la technique vidéo-disque. Dans le brevet cité ci-dessus l'enregistrement se faisait en analogique par l'intermédiaire d'un jeu de sous-porteuses, ce qui laissait subsister au moins en partie les limitations habituelles de dynamique. Pour surmonter ces limitations on a depuis proposé d'enregis trerlessignaux sonores sur un vidéo-disque en utilisant une technique numérique telle que le MIC (Modulation par Impulsion Codées) par exemple. L'emploi d'une telle technique pose un certain nombre de problèmes, dont celui de la synchronisation des mots binaires lors de la lecture, et la protection des signaux contre les évanouissements connus sous le nom anglo-saxon de "drop-outs n . L'objet de la présente invention est un procédé de diffusion des signaux sonores par l'intermédiaire d'un vidéo-disque utilisant une technique de modulation. Cette modulation utilise les impulsions "ligne" de la technique télévision pour assurer la synchronisation des canaux. Par ailleurs pour protéger l'enregis- trement contre les effets des évanouissements lors de la lecture on échantillonne le signal sonore selon des doublets qui sont séparés à l'enregistrement de la durée d'une "ligne". Ces doublets sont regroupés à la lecture et on choisit alors celui qui n a pas été affecté par un tel évanouissement. D'autre particularités et avantages de l'invention apparaitront clairement dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, un diagramme temporel des signaux d'enregistrement et de lecture ; - la figure 2, le schéma d'un enregistreur - - la figure 3, le schéma d'un lecteur. Les procédés de modulation par impulsions permettent d'utiliser un multiplexage temporel de plusieurs canaux dans des limites fixées par la bande passante du signal à enregistrer. Cette bande passante est d'autant plus grande que les impulsions sont plus étroites et donc qu'il y a plus de canaux. L'utilisation de ces canaux est au gré du constructeur de l'appareillage qui peut soit les utiliser séparément pour augmenter la durée d'enregistrement, soit les grouper pour faire des variantes plus ou moins élaborées allant de la stéréophonIe à la multiphonie. Dans la description qui suit nous nous limiterons à des cas simples, étant entendu que la multiplication des canaux, dans les limites permises par la bande passante du vidéo-disque, ne présente pas de problème. Il est intéressant, notamment pour des questions de prix, de pouvoir disposer d'un matériel susceptible de servir tant pour des programmes de télévision que pour des programmes sonores, et d'utiliser dans un tel matériel un maxi.r,um d'organes communs aux deux utilisations. Pour cela nous utilisons dans le procédé selon notre invention comme impulsions de syconisatio des canaux sonores des impulsions identiques aux impulsions de synchronisation "ligne" dans un signal de télévision. D'autre part nous utilisons dans le lecteur comme organe de retard destiné à remettre en coincidence les deux canaux décalés dans le temps pour pallier les effets des évanouissements, la ligne d retard utilisée dans ce même but pour les programmes de télévision. Dans cette dernière utilisation cette ligne à retard procure un retard égal à une durée d'une ligne complète, soit 64 ps pour 625 lignes, et permet de substituer à une ligne défectueuse la ligne précédente. Une telle substitution n'est possible que grace S la grande redondance du signal de télévision et à la forte corrélation d'une ligne à la suivante. Cette redondance et cette corrélation n'existent pas dans un signal sonore et il est nécessaire d'enregistrer deux fois le même signal, avec un écart plus grand que substantiellement le plus grand dess évanouissements et plus faible que substantiellement la plus faible distance séparant deux évanouissements. Les mesures expérimentales montrent que les évanouissements dépassent rarement 5 ps et se reproduisent rarement à moins de 1 ms. La valeur vue plus haut (6# us) est donc tout à fait convenable. Toutefois avec un tel choix l'échantillon de signal retardé retombe avec l'échantillon de signal prélevé lors de l'échantil- lonnage suivant puisque cet échantillonnage est à la fréquence des impulsions de synchronisation qui sont les impulsions lignesn, Afin d'éviter un tel mélange nous procédons à un deuxième échantillonnage qui suit immédiatement le premier et qui permet de disposer d'un échantillon qui bien que n'étant pas rigoureusement identique au premier a le même contenu informationnel. On a représenté sur la figure 1 les diagrammes figurant la suite des opérations entre l'enregistrement et la lecture du signal sonore dans le cas d'un canal unique. Le signal sonore à enregistrer E est régulièrement échantillonné d une fréquence de 15,625 kHz selon des paires d'échantil Ions contigus Er n ss Ed n . Ces échantillons sont ensuite numérisés d, puis enregistrés sur le vidéodisque, directement pour les échantil Ions Ed, n et avec un retard T = 64 us pour les échantillons E d,n r, n Ce retard T correspond à la période d'échantillonnage et de ce fait dans le signal D enregistré sur le vidéodisque on trouve une succession de paires de mot, binaires dont le premier réprésente (chantillon Er,n#î > et le second un échantillon Ed, Sur la figure--ces mots ont été représentés par des rectangles sans individualiser les bits qui peuvent être par exemple au nombre de 13 ou 14 pour obtenir une reproduction de très grande qualité. La durée de chacun de ces mots est #, ce qui fixe l'intervalle entre les deux échantillons d'une même paire d'échantillons du signal S. Le signal D contient également les impulsions de synchronisation SY qui se succédent au rythme de 15,625 kHz. Ces impulsions sont de polarité inverse des impulsions représentant les bits des mots binaires ce qui permet de les différencier très aisément de ces bits et d'utiliser un maximum d'éléments communs avec un lecteur ordinaire de vidéo-disques. Le premier mot binaire de chaque paire débute à un temps T après le début de l'impulsion de synchronisation précédente afin d'éviter tout mélange et de respecter l'intervalle do sQnpres.#ion ligne prévu par les normes de télévision. Dans le cas - non représenté - ou l'on utilise plusieurs canaux, les paires de mots binaires sont placées à la suite les unes des autres selon une succession de temps #1, T2 ... comptés comme 'T et tels que Tj + 1 # Tj + 2#. Lors de la lecture du vidéodisque cn-retarde d'une durée T les échantillons qui n'ont pas été retardés à l'enregistrement, de manière à reconstituer les paires initiales, ce qui donne le signal S composé des échantillons Sud n et Sr,n Dans ce signal S on utilise de manière normale pour reconstituer le signal sonore que les échantillons Sud n qui sur le disque sont lus les premiers.Quand on détecte un évanouissement qui affecte Sd,n' on commute alors les organes de lecture pour utiliser ltéchantil- lon Sr qui a été lu sur le disque avec une avance T. L'expérience montre que dans la très grande majorité des cas l'évanouissement qui affecte Sd,n est suffisamment court pour ne pas affecter Sr,n.court On peut remarquer que les pointillés qui sur la figure 1 illustrent les relations entre les signaux E, D et S partent d'un échantillon E pour arriver au début d'un mot binaire puis qu'ensuite ils partent de la fin de ce mot binaire pour arriver à l'échantillon Sd,n correspondant à Ed,n. Ceci est normal puisque le mot binaire défini par Ed doit être lu entièrement pour pouvoir reconstituer Sd n. L'enregistreur de vidéo-disque représenté en figure 2 permet d'enregistrer n canaux C1 à Cn. On n'a représenté que les organes correspondant au premier et au dernier de ces canaux Les retards éventuels occasionnés par le fonctionnement des organes et la transmission des signaux sont compensés par des moyens non représentEs, notamment par des dispositifs incorporés dans les organes en aval des organes causant ces retards. Le vidéodisque 201 est entrainé en rotation par un moteur 202 qui entraine également une roue tachymétrique 203. Cette roue délivre des impulsions qui sont comparées dans un comparateur 204 avec le signal d'horloge provenant d'un oscillateur pilote 205 afin de délivrer un signal de commande à l'amplificateur 206 qui commande la vitesse du moteur 202. Les impulsions délivrées par la roue 203 sont également appliquées à un générateur 207 qui délivre les signaux de synchronisation néCessaires au fonctionnement des autres organes. Ce générateur comprend par exemple un compteur en anneau qui tourne au rythme des impulsions entrantes et dont les différents étages délivrent un jeu de signaux marquant chacun une position angulaire précise du disque 201. Le premier signal de ce jeu marque le début de chaque "ligne" et est appliqué à une série de dispositifs de retard, des bascules monostables par exemple, R1 à R2 qui délivrent chacun une impulsion retardée par rapport au signal provenant du générateur 207. Les retards apportés par ces dispositifs sont croissants selon une distribution T1 à T n et définissent tant les instants d'échantillonnage sur les canaux 1 à n, que la position des mots binaires dans la "ligne". Les n canaux étant identiques en dehors de la durée des retards T nous allons décrire à titre d'exemple le fonctionnement du seul canal 1. Le signal à enregistrer étant appliqué sur l'entrée C1 de ce canal est échantillonné dans l'échantillonneur H1,r sous la commande du signal en sortie de R1. L'échantillon ainsi prélevé est appliqué au convertisseur analogique-numérique 208 qui reçoit également par l'intermédiaire de la porte OU 209 le signal provenant de R1 qui déclenche le processus de numérisation. Le mot binaire résultant de cette numérisation sort du convertisseur 208 en mode série et est appliqué à un dispositif de retard 210 qui le retarde de la durée T. Dans cet exemple le dispositif 210 est un registre à décalage commandé par une horloge H provenant du générateur 207. Cette horloge est aussi appliquée au convertisseur 208 pour le faire fonctionner en synchronisme avec le dispositif 210. L'entrée C1 est également connectée à un échantillonneur H1,d. Celui-ci fonctionne sous la commande d'un signal fourni par l'un des dispositifs à retard 211, une bascule monostable, lui-même déclenché par le dispositif R1. Ces dispositifs 211 apportent tous un retard constant E qui permet de prélever le deuxième échantillon de chaque paire à l'instant prévu après le premier. Ce deuxième échantillon est numérisé dans un convertisseur analogique numérique 212 qui reçoit également l'horloge H et un signal de commande provenant par l'intermédiaire d'une porte OU 213 du dispositif 211 relié à l'échantillonneur H1,d. Le mot binaire qui sort en série du convertisseur 212 est appliqué, ainsi que celui qui sort du dispositif de retard 210 à un sommateur 214. Ce somnateur reçoit également, mais sur une entrée inverseuse, le signal appliqué au.! dispositifs R1 à Rn et qui marque le début des lignes. Ce signal ainsi inversé forme les impulsions de synchronisation ligne. Les échantillonneurs H1,r à Hr1,r ont leurs sorties reliées ensemble et sont prévis pour ne garder en mémoire les échantillons prélevés sur les entrées C1 à Cn que le temps nécessaire à la numérisation. Ainsi le convertisseur 28 peut numériser successivement les échantillons provenant des n canaux. Il en est de même pour les échantillonneurs H1,d à Hn,d et le convertisseur 212. Finalement on dispose en sortie du sommateur 214 d'un signal complet à enregistrer, du type du signal D de la figure 1, mais comportant n canaux composés chacun de deux mots binaires. Ce signal à enregistrer est alors appliqué à des organes d'enregistrement qui permettent de l'inscrire selon une piste spiralée sur le vidéodisque 201. Ce vidéodisque 201 peut alors être lu directement ou servir de matrice pour reproduire une série d'autres vidéodisques supportant le même enregistrement. Le lecteur de vidéodisque représenté sur la figure 3 selon les mêmes conventions que celles de la figure 2 permet de lire un vidéodisque 301 obtenu par eproduction à partir du vidéodisque 201. Ce videodisque 301 esv entrainé en rotation par un moteur 302 dont la vitesse est régule par un amplificateur 306 commandé par un comparateur de phase 3wr qui lui-même compare les signaux en provenance d'un oscillateui pilote 305 avec les signaux de synchronisation extraits du signal de lecture comme on le verra plus loin. Des organes de lecture 315 permettent de lire la piste du disque et de délivrer une porteuse haute fréquence modulée par le signal numérique D (figure 1). Cette porteuse est appliquée à un dispositif de retard 310 qui lui fait subir un retard égal à T (même valeur que pour l'enregistrement) et délivre une porteuse retardée. Dans l'exemple décrit ce dispositif est une ligne à retard du type couramment utilisée dans les récepteurs de télévision en couleurs adaptés à une norme séquentielle ; une telle ligne à retard est aussi couramment utilisée dans les lecteurs de vidéodisque de télévision. Les caractéristiques de cette ligne ne permettent pas de transmettre un signal numérique tel que D et c'est la raison pour laquelle on la fait agir sur la porteuse. La porteuse retardée est démodulée dans un démodulateur 308 et la porteuse non retardée dans un démodulateur 309. On dispose ainsi & lasortie de ces démodulateurs du signal numérique enregistré sur le disque, et de ce même signal retardé d'une durée T. Le signal numérique en sortie du démodulateur 309 est appliqué à un séparateur de synchronisation 303 qui permet d'extraire les impulsions de synchronisation ligne SY (figure 1). Ce séparateur comp#rend par exemple une diode polarisée qui écrête les bits représentant les échantillons et ne laisse passer que les impulsions de synchronisation. Ces impulsions sont appliquées au comparateur 304 et 9 une série de dispositifs de retard, des bascules monostables par exemple, R1 à Rn qui délivrent chacun une impulsion retardEefpar rapport à SY selon une série de retard T1 à T n correspondant aux retards qui définissent les canaux.Les sorties de ces bascules sont connectées à un commutateur manuel 307 qui permet de sélectionner la sortie de la bascule correspond au canal que lton désire reproduire. L'impulsion délivrée par cette bascule est alors appliquée par l'intermédiaire du curseur du commutateur 307 et d'une porte OU 311, à un dispositif élargisseur 312. Ce dispositif est par exemple une bascule monostable déclenchée par le front arrière de l'impulsion provenant du dispositif R sélectionné. Cette bascule (312) délivre alors une impulsion de durée E qui permet d'ouvrir une porte ET 313 pendant le temps où le mot binaire représentant l'échantillon Er n correspondant au canal choisi est présent dans le signal démodulé délivre par le démodulateur 309. La porte 313 reçoit ce signal démodulé par l'intermédiaire d'un commutateur automatique 314 représenté mécaniquement mais réalisé avec des dispositifs électroniques, des FET par exemple. Elle laisse donc passer le mot binaire choisi et l'applique à un convertisseur numérique analogique 316 qui reconstitue le signal sonore désiré et le délivre sur une sortie S. Dans cet exemple le convertisseur 316 contient tous les éléments, filtres notamment, qui permettent d'obtenir un signal correct à partir des échantillons reconstitués. Un évanouissement en lecture se traduit par une baisse très importante du niveau de la porteuse en sortie des organes de lecture 315. Cette baisse de niveau est détectée par un détecteur d'évanouissements 317, qui comprend par exemple un circuit à seuil. Ce détecteur délivre un signal indiquant la présence d'un tel évanouissement pendant lequel le mot numérique représentant présent n présenten sortie du démodulateur 309 est mutilé. Le mot r,n numérique représentant E présent en sortie du démodulateur 308, et qui correspond du fait du retard T apporté par la ligne à retard 310 à une lecture du sillon effectuée avant le défaut provoquant l'évanouissement, n'est par contre pas mutilé. Nous avons vu que ce mot est équivalent au mot représentant Er,n. Le commutateur 314 et un ensemble d'organes de commutation permettent sous la commande du signal en sortie du détecteur 317 de remplacer le mot numérique représentant Er,n par celui représentant E . Nous allons décrire le fonctionnement de ces organes d'abord en l'absence d'évanouissement, puis en présence d'un tel évanouissement. - Absence d'évanouissement : La bascule 318, du type RS, présente un état 1 sur sa sortie Q et un état O sur sa sortie Q. L'impulsion en sortie de la bascule monostable 312 passe dans un dispositif extracteur 319, comprenant par exemple un différentiateur et une diode, qui permet de former une impulsion étroite à partir du front arrière de cette impulsion sortant de 312. Cette impulsion étroite est appliquée à la porte ET 320 qui est bloquée par son entrée reliée à la sortie Q de la bascule 318. Par contre cette même impulsion étroite passe par la porte ET 321 qui est ouverte par son entrée reliée à la sortie Q de la bascule 318. Cette impulsion étroite marquant la fin du transfert du mot numérique représentant E dans le convertisseur 316, r,n celui-ci reçoit ainsi par la porte 321 un signal autorisant la conversion numérique-analogique de ce mot. - Présence d'un évanouissement : Le signal de détection de cet évanouissement émis par le détecteur 317 est appliqué sur l'entrée S de la bascule 318 qui se positionne dans l'état Q = 1, 4 = O. Cette sortie Q est reliée à l'organe de commande 322 du commutateur 314 et celui-ci bascule pour relier la porte 313 à la sortie du démodulateur 308. Le mot qui se présente en premier sur cette sortie est Er,n-1 et il est librement transmis par la porte 313 au convertisseur 316. Par contre la porte 321 est fermée puisque Q = O et le convertisseur 316 ne reçoit pas l'autorisation de conversion. Le mot E, se présente ensuite. La porte 320 est cette fois-ci ouverte puisque Q = 1 et elle laisse passer l'impulsion étroite qui par l'intermédiaire de la porte 311 redéclenche le dispositif de retard 312. L'impulsion étroite est toujours appliquée au diviseur par deux 323, une bascule bistable commandée par son ent-rée horloge H par exemple. Lors de l'arrivée de la deuxième impulsion étroite cette bascule 323 repositionne la bascule 318 dans l'état Q = O, Q = 1, ce qui referme la porte 320 en empêchant donc la continuation du processus, et ouvre la porte 321 en autorisant la conversion du mot Ed dans le convertisseur 316. Le commutateur 314 repasse dans la première position et le système est donc ramené au fonctionnement normal. L'invention s'étend à toutes les combinaisons de canaux dans un tel procédé ainsi cutà l'utilisation d'wl plus grand nombre d'échantillons régulièrement espacés entre deux impulsions de synchronisation, pour augmenter la fréquence d'échantillonnage afin d'enregistrer un signal sonore présentant une plus grande bande passante. REVENDICATIONS 1. Procédé de diffusion d'un signal sonore, du type comprenant l'enregistrement de ce signal sur un vidéo-disque, puis la lecture de celui-ci, caractérisé en ce que ce signal est échantillonné à intervalles réguliers préalablement à l'enregistrement selon des paires d'échantillons contigus, que l'un des échantillons de chaque paire est retardé pour prendre la place de l'échantillon retardé d'une paire ultérieure, et que ces échantillons sont ensuite enregistrés sur le disque selon un procédé de modulation par impulsions ; les paires initiales étant reconstituées lors de la lecture en retardant l'échantillon non retardé à l'enregistrement ; le signal sonore étant reproduit en dehors des évanouissements éventuels du signal de lecture à partir de l'échantillon non retardé lors de cette lecture, et à partir de l1 autre échantillon en présence d'un tel évanouissement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal représentant la modulation par impulsions est utilisé pour moduler une porteuse principale elle-aême enregistrée sur le disque. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal de modulation destiné à etre enregistré comprend des impulsions d'une polarité donnée représentant les échantillons, et des impulsions de synchronisation de polarité inverse séparant un nombre entier de paires d'échantillons. 4. Procédé selon la revendication 3, caractzrisé en ce que la période des impulsions de synchronisation est identique à celle des impulsions de synchronisation ligne d'un signal de télévision. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les impulsions de synchronisation sont sensiblement identiques à ces impulsions de synchronisation ligne. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on enregistre simultanément plusieurs signaux sonores par multiplexage temporel des paires d'échantillons représentant ces signa sonores. 7. Vidéo-disque, caractérisé e ce qu'il est obtenu par la mise en oeuvre de la rase d'enregistrement du procédé selon l'une quelconque des revendIcations 1 à 6. 8. Appareil d'er#-esistrement destiné à la mise en oeuvre de la phase d'enregistreme- du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caratterisé en ce qu'il comprend - des moyens d'éc##rtillonnage permettant de prélever à intervalles réguliers sur '-n signal sonore des paires d'échantillons contigüs ; - des moyens perm.-ttant de numériser ces échantillons et de délivrer successivement deux mots binaires représentant les échantillons d'une même paire - des moyens permettant de retarder le premier de ces deux mots d'une durée déterminée pour qu'il prenne la place du premier des mots représentent une paire ultérieure ;; - des moyens permettant d'entraîner en rotation un vidéodisque et de délivrer en synchronisme avec cette rotation des impulsions de synchronisatic-i - des moyens permettant de rassembler le deuxième mot de chaque paire, le premier mot retardé et les impulsions de synchronisation et de délivrer un signal numérique ; et - des moyens permettant d'enregnstrer ce signal numérique sur le vidéo-disque. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'échantillonnage supplémentairespermettant de prélever sur au moins un autre signal sonore des paires d'échantillons contigüs et de diriger ces paires sur les moyens de numérisation d'une manière ordonnée selon un multiplexage temporel. 10. Appareil de lecture destiné à la mise en oeuvre de la phase de lecture du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 d 6, caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens permettant d'entraîner un vidéo-disque en rotation et de lire ce vidéo-disque pour délivrer un signal de lecture directe ;; - des moyens permettant de retarder ce signal de lecture d'une durée déterminée - des moyens permettant d'extraire du signal de lecture directe, un premier signal numérique comprenant des paires de mots binaires et des impulsions de synchronisation - des moyens permettant d'extraire du signal de lecture retardé un deuxième signal numérique comprenant des palres'Ee mots binaires, la durée du retard étant déterminée pour qu'une paire de mots binaires du premier signal soit en phase avec une paire précédente du second signal numérique ; - des moyens permettant d'extraire du premier signal numérique les impulsions de synchronisation ; - des moyens permettant d'extraire du signal de lecture direct un signal marquant la présence éventuelle d'un évanouissement de lecture ; ; - des moyens de commutation et de sélection permettant SQUS la commande des impulsions de synchronisation et du signal de lecture d'extraire du premier signal numérique le premier mot de chaque paire de mots binaires en dehors des évanouissements, et d'extraire du second signal numérique le second mot de chaque paire de mots binaires en présence d'un évanouissement ; et - des moyens permettant de convertir le mot binaire ainsi extrait en un signal sonore de sortie. 11. Appareil selon la revendication 14 caractérisé en ce que les signaux numériques comprennent r#es ensembles de paires de mots binaires définissant un ensemble de canaux multiplexés temporellement, et que les moyens de commutation et de sélection permettent d'extraire un mot binaire correspondant à un canal préalablement sélectionne.