Brevet FR2481458A1 — publié le 19811030

-21 - DISPOSITIF DE MESURE ET DE VISUALISATION DE L'AMPLITUDE D' UN SIGNAL EBASSE-FREQUENCE. La présente invention concerne un dispositif de mesure et de visualisation de l'amplitude d'un signal basse-fréquence. Dans les studios de télévision, il est connu que les opérateurs surveillent la qualité de l'image de télévision au moyen d'un moniteur vidéo reproduisant sur son écran le programme télédiffusé, mais sur- veillent également la qualité et la présence du signal son transmis si- multanément avec le signal vidéo composite. Généralement, un second appareil., tel qu'un vumètre, permet de mesurer l'amplitude du signal son et., notamment, de contrôler si l'amplitude du signal son n'est pas supérieure à une tension de seuil de surmodulation. Le zéro du cadran du vumètre est réglé de manière à ce qu'il corresponde à ce seuil de surmodulation et dès que l'aiguille du vumètre dépasse de quelques décibels ce zéro, l'opérateur signale une surmodulation indésirable du signal son. Une telle installation de contrôle oblige l'opérateur à déporter en permanence son regard sur deux appareils. Ceci présente un inconfort notable et peut provoquer des erreurs par manque d'attention soutenue de l'opérateur. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de mesure et de visualisation qui permet de visualiser sur un écran unique aussi bien l'image vidéo que les variations de l'amplitude d'un signal bassefréquence d'un programme de télévision. En outre, les variations de l'amplitude du signal basse-fréquence peuvent être repé- rées par rapport à un index image fixe représentatif d'un seuil de tension à ne pas dépasser. A cette fin., le dispositif de mesure et de visualisation de l'ampli- tude d'un signal basse-fréquence est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de visualisation vidéo définissant une période de trame et une période de ligne, des moyens pour produire un signal en dents de scie à la période de trame et synchrone du signal de synchronisation de trame, des premiers moyens de comparaison de tension recevant ledit signal bassefréquence ou un signal ayant une amplitude fonction 248 1 458 du signal basse-fréquence selon une loi de variation prédéterminée et ledit signal en dents de scie pour produire des premières impulsions aux instants d'égalité des amplitudes des deux signaux reçus et des moyens de commutation commandés par les premières impulsions pour transmettre l'une de secondes impulsions récurrentes à la période de ligne vers des moyens d'entrée vidéo des moyens de visualisation vidéo en réponse à la détection de chaque première impulsion. Selon une réalisation préférée de l'invention, destinée à l'analyse de l'amplitude du signal son du signal vidéo composite dans un studio de télédiffusion, les moyens de visualisation vidéo sont un moniteur vidéo. Le principe de la visualisation de l'amplitude du signal son repose, après éventuellement une mise en forme adéquate du signal son par notamment désymétrisation et amplification logarithmique selon une échelle analogue à celle de mesure d'un vumètre classique, à la comparaison, pour cha- que trame, de la tension d'un signal en dents de scie ayant la fréquence de balayage vertical, égale à la fréquence de trame, et de la tension du signal basse-fréquence. Dès qu'il y a égalité, une première impulsion est émise dont la position dans la période de trame est proportionnelle à l'amplitude du signal basse-fréquence. Cette première impulsion a une largeur de préférence égale à la période de ligne du moniteur vidéo. Il suffit alors de détecter la ligne à laquelle appartient la première im- pulsion dans la trame, par coïncidence avec l'une des secondes impul- sions récurrentes à la fréquence de ligne, pour visualiser un point ou un tronçon de ligne dont l'orcbnnée le long d'une barre verticale de l'écran du moniteur indique la grandeur relative de l'amplitude du si- gnal basse-fréquence. Cette grandeur relative est de préférence mesu- rée par rapport a un index de référence fixe visualisé dans la barre verticale. L'index de référence est obtenu selon le principe de compa- raison précédent, en comparant la tension du signal en dents de scie et une tension de référence. La tension de référence est égale à un seuil de tension à ne pas dépasser, tel que le seuil de surmodulation pour la visualisation de l'amplitude du signal son. Il apparaît ainsi que, lors de la surveillance de la qualité d'un programme de télévision, l'opérateur observe à l'écran du moniteur simultanément l'image du programme et le déplacement d'un index variable le long de la barre verticale, représentatif de l'amplitude du signal son. En outre, le dispositif présente l'avantage que de nombreux régla- ges peuvent être effectués en fonction des caractéristiques du signal basse-fréquence à analyser et des moyens de visualisat ion vidéo. Ainsi, notamment, peuvent être réglés l'intervalle de la gamme de mesure, la position relative de la barre verticale par rapport aux bords verticaux de l'écran, la position relative de l'index fixe de réfé- rence et la largeur de la barre verticale, La position relative et la largeur de la barre verticale sont par exemple ajustées par modifica- tion d'au moins l'une des caractéristiques de la constante de temps d'une double bascule monostable. En outre, lorsque le moniteur vidéo est un moniteur vidéo couleur, différentes couleurs primaires ou composites peuvent être sélectionnes pour visualiser l'index fixe et l'index variable représentatif de l'ampli- tude selon qu'il est au-dessus ou en dessous de l'index fixe. D'autres avantages de la présente invention apparaftront plus clairement à la lecture de la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation et des dessins annexés correspondants, dans lesquels - la Fig. 1 est un bloc-diagramme détaillé du dispositif de mesure et de visualisation relatif au signal son d'un signal composite de télévi- sion en couleurs, et - la Fig. 2 est un diagramme de formes d'onde qui sont produites dans le dispositif de la Fig. 1. On décrit ci-après une réalisation préférée du dispositif de mesure et de visualisation de l'amplitude d'un signal basse-fréquence conforme à l'invention qui est relative au signal de la voie son basse-fréquence d'un signal composite de télévision en couleurs. L'amplitude instanta- née du signal basse-fréquence est visualisée sur l'écran d'un moniteur vidéo couleur d'un studio de télévision en couleurs. En se référant à la Fig. 1, le dispositif comprend essentiellement un circuit de mise en forme 1 du signal basse-fréquence S, un circuit de comparaison 2 qui compare l'amplitude de l'enveloppe du signal bassefréquence à celle d'un signal de référence Sp, un -4 - circuit de décodage des résultats des comparaisons 3 et une unité de visualisation vidéo 4 pour visualiser les amplitudes relatives du signal basse-fréquence et du signal de référence. - On notera par ailleurs, que les renvois entre parenthèses sur la Fig. 1 sont relatifs aux formes d'onde montrées aux Figs. 2A à 2M, respectivement. Le circuit de mise en forme 1 restitue à sa sortie 11 l'enveloppe échantillonnée selon une loi logarithmique prédéterminée du signal basse-fréquence reçu à son entrée 10. En fait, le signal son basse - fréquence S montré à la Fig. 2A est composé de deux formes d'onde symétriques, respectivement polarisées à une tension de polarisation prédéterminée V et à son opposée -V. Ce signal basse - fréquence composite S est désymétrisé dans un convertisseur symétrique-asymé- trique 12 dont la sortie produit la forme d'onde S2 initialement positive, mais avec une tension de polarisation nulle, telle que montrée à la Fig. 2B. Puis le signal S2 est redressé dans un redresseur 13 en un signal Sa montré à la Fig. 20, qui correspond à une troncation des amplitudes négatives du signal S2. Le signal S3 est appliqué à l'entrée d'un intégrateur 14 ayant une constante d'intégration de l'ordre de la de 0,2 à 0,3 s. La valeur/constante d'intégration est choisie de sorte qu'elle soit compatible avec l'inertie de l'aiguille d'un vumètre, afin que l'échelle de mesure soit analogue à celle d'un vumètre. Le signal sortant S4 de l'intégrateur 14 reproduit sensiblement l'enveloppe du signal basse-fréquence S et est montré à la Fig. 2D. Un amplifica- teur linéaire amplifie avec un gain prédéterminé le signal S4 en un signal S montré à la Fig. 2E. Le signal d'enveloppe amplifié S est ensuite appliqué à l'entrée d'un amplificateur non linéaire 16 à gain variable relativement à des intervalles de tension prédéterminé. Cet amplificateur est analogue à un échantillonneur-bloqueur selon une loi de quantification logarithmi- que. Il présente une pluralité de pas de quantification pour chacun des- quels une tension appliquée à l'entrée de l'amplificateur comprise dans le pas de quantification est amplifiée avec un gain proportionnel à la limite inférieure du pas de quantification, selon la loi de quantification logarithmique. En d'autres termes, plus l'amplitude du signal entrant 2 4 8 1 4 5 8 S5 est grande, plus le gain de l'amplificateur 16 est grand en propor- tion à une fonction logarithmique. Le signal sortant S6 est de préféren- ce échantillonné à la fréquence du signal périodique de référence S. ou & une fréquence multiple de celle-ci> cornmme montré 3 la Fig. 2 F. Le circuit de comparaison 2 comprend deux comparateurs de ten- sion 20 et 21 et un générateur 22 qui produit le signal de référence S $R sous la forme d'un signal en dents de scier montré à la Fig. 2G. Le premier comparateur 20 reçoit respectivement à ses entrées directe (+) et inverse (-) le signal d'enveloppe échantillonroS et le signal en dents de scie SRF L'amplitude crête VM du signal SR est choisie de sorte qu'elle est toujours supérieure à l'amplitude du signal S60 Ainsi, pour chaque période du signal SR de durée T> la sortie 23 du comparateur 20 produit une impulsion R à l'instant pour lequel il y a égalité des amplitudes des signaux S6 et SR. Comme le signal S est un signal en dents de scie à tension décroissante linéairement R jusqu'à zéro en fin de période, la durée t entre l'impulsion I et la fin de la période est proportionnelle à l'amplitude V du signal S6 à l' instant T-t, comme montré a la Fig. 2H: t= (V/VM) T. Le second comparateur 21 compare l'amplitude du signal de référence en dents de scie S délivré par le générateur 22 à son entrée inverse (-) et une tension de référence V0 appliquée par un potentiomètre ou un diviseur de tension variable 24 à son entrée directe (+)0 La sortie 25 du comparateur 21 produit une impulsion [ lorsqu'il y a égalité de tensions sur ses entrées, tout comme le O comparateur 20. L'impulsion I dite de référence montrée à la Fig. 2 I est antérieure à la fin de chaque période d'une durée t telle o que: t( VO / M) T Si la tension V0 est choisie de sorte qu'elle indique le seuil infé- rieur de surmodulation du signal son d'un signal composite vidéo, il apparaît que, pour toute impulsion I telle que tô.t produite sur la sortie 23, le signal basse-fréquence est présent et a une amplitude convenable et que, pour toute impulsion telle que t > t, le signal basse-fréquence présente une surmodulation indésirable. La période T du signal de référence en dents de scie SR est 2 48 1458 -6 - égale à la période des trames d'un signal vidéo, par exemple 20 ms. Pour produire le signal SR en synchronisme avec les trames, le générateur 22 reçoit à son entrée 20 le signal de synchronisation de trame montré à la Fig. 2J. Ainsi, pour chaque trame, une image de l'impulsion variable I peut être visualisée sur l'écran d'un moniteur vidéo, relativement à l'image fixe de l'impulsion de référence I. Pour ou ce faire, le circuit de décodage 3 détecte les deux lignes auxquelles appartiennent les impulsions I et 1, pour chaque trame. Le circuit de décodage comprend trois commutateurs 30, 31, 32, deux bascules monostables 33 et 34 et un inverseur 35. Bien que les commutateurs soient représentés schématiques par des contacts de relais à deux positions sur la Fig. 1, ils sont en pratique réalisés par des transistors. Les commutateurs 30 et 31 sont mis au travail par les impulsions I délivrées par la sortie 23 du commutateur 20. Le commutateur 32 est mis au travail par les impulsions de référence I délivrées par la sortie 25 du comparateur 21. Tous les contacts de travail 30T, 31T, et 32 des commutateurs sont reliés à la sortie de la seconde bascule T monostable 34. Le contact de repos 30R du commutateur 30 est relié à la sortie de la bascule 34 à travers Itinverseur 35. Le contact mo- bile 31M du commutateur 31 est relié au contact mobile 32M du commu- tateur 32. Le contact mobile 30M du commutateur 30 et les contacts mobiles 31., 32M des commutateurs 31 et 32 sont reliés respective- ment à deux entrées vidéo 40 et 41 d'un moniteur vidéo couleur consti- tuant l'unité de visualisation 4. Ces entrées vidéo correspondent par exemple aux canons vert et rouge. Les bascules monostables 33 et 34 sont en série et sont respec- tivement sensibles aux fronts montants et descendants des impulsions qu'elles reçoivent. L'entrée 36 de la première bascule 33 reçoit le signal de synchronisation de ligne à période Ti, montré à la Fig. 2K. Elle produit une impulsion I1 en réponse au front montant de chaque impulsion de synchronisation de ligne. Chaque impulsion I1 telle que montrée à la Fig. 2 L a une largeur prédéterminéey1 afin que son front descendant corresponde au bord de gauche d'une 248 1458 -7- barre verticale image B de l'écran du moniteur vidéo 4. En réponse au front descendant d'une impulsion Il, la seconde bascule 34 délivre une impulsion I2, telle que montrée à la Fig. 2M, vers les contacts de travail 30 31 et 32 et vers l'entrée de l'inverseur 35. T'5 T T Chaque impulsion I2 a une largeur I2 au moins égale à la période des points images afin que la barre verticale B ait une largeur au moins égale à un point image. La visualisation de l'amplitude du signal basse-fréquence s'effectue de la manière suivante pour chaque trame. Si t après T - t succédant au début de la trame, et I'impulsion I2 corres- pondant à la ligne dite de référence définie par I excite le canon rouge-à travers le commutateur 32 au travail. Puis après un nombre de ligne égale à (t = t)/TI, l'impulsion I2 correspondant à la ligne définie par I excite les canons rouge et vert à travers les commutateurs 30 et 31. Par suite, l'image fixe indiquant la tension de référence V0 est rouge dans la barre B et l'image variable indiquant l'amplitude du signal basse-fréquence à analyser est jaune et en dessous de l'image fixe rouge. On notera que, pour visualiser assurément à un endroit quelconque de la barre B les images fixe et mobile, les impulsions I et I ont une largeur de préférence égale ou sensiblement inférieure à la période de ligne T 1 Pendant chaque trame, en dehors des instants de travail précédents des commutateurs 30 à 32, le signal résultant de l'inversion de l'impul- sion I2 par l'inverseur 35 est transmis à travers les commutateurs et 31 au repos aux entrées vidéo 40 et 41 et directement à l'autre entrée vidéo 42 correspondant au bleu. Ainsi, les index images jaune et rouge sont visualisés sur une barre noire verticale B. Dès que l'amplitude V est supérieure à V0, c'est-à-dire t > t, l'index image variable jaune représentatif de l'impulsion I est au dessus de l'index fixe rouge de référence. Selon une autre variante, la couleur de l'index variable peut être modifiée, dès que l'amplitude du signal S6 est supérieure au seuil V0 Par exemple, en vue d'attirer l'attention de l'opérateur, I'index 248 1 453 -- 8 - variable peut être rouge au dessus de l'index fixe rouge, et jaune en dessous, comme précédemment. Dans ce cas, le circuit de décodage 3 comporte les éléments représentés en traits interrompus sur la Fig. 1. Ces éléments sont une bascule monostable 37 recevant les impulsions I1, également transmises vers l'entrée de commande du commutateur 32 et une porte ET 38 dont les entrées sont reliées à la sortie de la bascule 37 et à la sortie 23 du comparateur 20. Dans ce cas, le commu- tateur 30 est uniquement commandé par les impulsions sortant de la por- te ET 38, et le commutateur 31 est commandé uniquement par les impul- sions I sortant du comparateur 20. Si la constante de temps de la bascule monostable 37 est égale à t, il en résulte que, pour t > t, o o la porte ET 38 reste fermée et qu'uniquement le commutateur 31 peut être mis au travail par l'impulsion I, ce qui provoque l'affichage d'un index rouge d'alarme au dessus de l'index fixe rouge. On notera que toutes les bascules monostables 33, 34 et 37 peuvent comprendre un condensateur ajustable et/ou une résistance ajustable afin d'ajuster leur constante de temps, c'est-à-dire la largeur des im- pulsions produites. En particulier, la constante de temps de la bascule monostable 37 est ajustée en proportion de la valeur V0 ajustée par le potentiomètre 24. La bascule 33 détermine l'emplacement de la barre verticale B sur l'écran, qui est généralement choisie près du bord vertical gauche ou droit de l'écran. La bascule 34 détermine la largeur de la barre B, pratiquement égale à quelques points images. Ainsi, les paramètres précités peuvent être choisis pour la visua- lisation du signal son du signal vidéo couleur selon le procédé SECAM: périodede trame = T = 20 ms - périodede ligne = Tl= 64 pus; - définition d'une image = 520 points images par ligne parmi 402; - durée utile d'une ligne = 52Js - période de points = 0,1 ls; - 1 =5)s: début de la barre B après 50 points à partir du bord gauche de l'écran; - t2 = 2 s: largeur de la barre B égale à 20 points; - réglage du potentiomètre 24 pour un niveau de référence V0= 4 dB (correspondant au zéro d'un vumètre); 248-1 458 - gamme d'amplitudes mesurées - 18 à + 15 dB. On notera qu'en pratique, entre les contacts mobiles 30M, 31si et la sortie de l'inverseur 35, d'une part, et les entrées vidéo , 41 et 42 des canons couleurs, un mélangeur vidéo est inséré afin de visualiser sur l'écran du moniteur vidéo aussi bien la barre B que l'image vidéo d'un programme de télévision en couleurs, dont le signal son est appliqué à l'entrée 10 du dispositif. Bien que le dispositif ait été décrit en référence à une réalisation préférée, d'autres variantes facilement imaginables par l'homme de l'art peuvent être conçues dans le cadre des revendications annexées. En particulier, on notera que le circuit de mise en forme 1 n'est pas indispensable, lorsqu'on désire visualiser les variations réelles d'am- plitude d'un signal basse-fréquence, sans faire appel à une échelle logarithmique. En fait, l'échelle logarithmique obtenue au moyen de l'amplificateur non linéaire 16 a été choisie afin d'effectuer des mesures en décibels, par étalonnage préalable de la hauteur de la barre verticale B sur l'écran du moniteur vidéo, en analogie avec le cadran d'un vumètre classique, qui est généralement utilisé dans les studios de télédiffusion pour le contrôle visuel de la profondeur de modulation du signal son. En outre, le signal de référence périodique en dents de scie peut être à tension linéaire croissante, et le moniteur vidéo peut être un moniteur vidéo noir et blanc auquel cas les contacts mobiles 30M, 31/ et 32M sont reliés à l'entrée vidéo du moniteur. Pour l'emploi d'un moni- teur vidéo, les commutateurs et d'autres (non représentés) du circuit de décodage 3 peuvent être sélectionnés pour attribuer d'autres couleurs primaires ou composites que celles précitées, aux index variable et fixe et au fond de la barre verticale B. 248 41 45 - 10- R E V E N D I C A T I 0 N S 1- Dispositif de mesure et de visualisation de l'amplitude d'un signal basse-fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de visualisation vidéo (4) définissant une période de trame (T) et une période de ligne (T), des moyens (22) pour produire un signal en dents de scie (SR) à la période de trame (T) et synchrone du signal de synchronisation de trame (Fig. 2J), des premiers moyens de comparai- son de tension (20) recevant ledit signal basse-fréquence ou un signal (S6) ayant une amplitude fonction du signal basse-fréquence selon une loi de variation prédéterminée et ledit signal en dents de scie (SR) pour produire des premières impulsions (I) aux instants d'égalité des ampli- tudes des deux signaux reçus (S ou S6, SR) et des moyens de commuta- tion (3) commandés par les premières impulsions (I) pour transmettre l'une de secondes impulsions (I2) récurrentes à la période de ligne (T) vers des moyens d'entrée vidéo (40, 41) des moyens de visuali- sation vidéo (4) en réponse à la détection de chaque première impulsion (I). 2 - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commutation (3) comprennent une première bascule monostable (33) recevant les impulsions de synchronisation de ligne (Fig. 2 d'entrée vidéo (40, 41) pendant la durée des premières impulsions (I). 3 - Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commutation (3) comprennent des moyens (35) d'in- version desdites secondes impulsions (I2) qui sont reliés aux moyens d'entrée vidéo (40, 41) à travers les premiers moyens de commutation (30, 31) pendant la durée complémentaire à la durée des premières impulsions (1). -111 - 4 - Dispositif conforme à la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de commutation (3) comprennent des moyens pour ajuster au moins l'une des caractéristiques (R, C) de la constante de temps (V1) de la première bascule monostable (33) et/ou de la constan- te de temps de la seconde bascule monostable (34). - Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les secondes impulsions (I2) ont une largeur (&2) telle que chacune est représentative de la portion de ligne d'une barre image verticale (B) ayant une largeur d'un ou de plusieurs points images. 6 - Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la largeur des premières impulsions (I) est égale à la période de ligne (T). 7 - Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des seconds moyens de comparaison de tension (21) recevant ledit signal en dents de scie (SR) et une tension de référence ajustable (V0) pour produire des impulsions de référence (I) aux instants d'égalité de l'amplitude du signal en dents de scie (SR) avec la tension de référence (V0) et des seconds moyens R) de commutation (32) commandés par les impulsions de référence (I) pour transmettre l'une desdirtes secondes impulsions (I2) vers lesdits moyens d'entrée vidéo (41) en réponse à la détection de chaque impulsion de référence (I). 8 - Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que la largeur des impulsions de référence (I) est égale à la période de ligne (T. 9 - Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de visualisation vidéo sont un moniteur vidéo (4). - Dispositif conforme aux revendications 2 et 9, caractérisé en ce que le moniteur vidéo (4) est un moniteur vidéo en couleurs et en ce que les premiers moyens de commutation (30, 31) relient des moyers d'entrée vidéo, relatifs à une couleur primaire ou composite (40, 41), à la sortie de la seconde bascule monostable (34) uniquement pendant la durée des premières impulsions (I). 248 1 458 - 12- 11 - Dispositif conforme aux revendications 7 et 10, caractérisé en ce que les seconds moyens de commutation (32) relient les moyens d'entrée vidéo, relatifs à une seconde couleur primaire ou composite (41), à la sortie de la seconde bascule monostable (34) uniquement pen- dant la durée des impulsions de référence (I). 12 - Dispositif conforme à la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (37-38) recevant lesdites premières impulsions (I) et lesdites impulsions de référence (I1) pour relier des moyens d'entrée vidéo relatifs à une troisième couleur primaire ou composite (41) uniquement pendant la durée des premières impulsions (I) précédant des impulsions de référence (I) respectivement dans les périodes de trame (T). 13 - Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, au moins l'un des éléments suivants reliés en série à l'une des entrées des premiers moyens de comparaison (20),un redresseur (13), un intégrateur (14), un amplificateur linéaire (15) et un amplificateur non linéaire à gain va- riable (16). 14 - Dispositif conforme à la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en amont desdits éléments (13 - 16), un convertis- seur symétrique - asymétrique (12) recevant le signal basse-fréquence.