Brevet FR2494018A1 — publié le 19820514

La présente invention se rapporte à un tourne-disque pour restituer un signal audio enregistré sous format numérique et analogique sur des disques de haute densité. Afin de répondre aux normes demandées par l'audio- phile, l'industrie d'enregistrement se tourne vers l'enre- gistrement de programmes audio sous format numérique. Les enregistrements audio codés numériquement ont tendance à ne pas voir leuM performance se dégrader avec une restitution répétée des supports d'enregistrement, au moins pas au même point que pour la contre-partie sous forme analogique. Des erreurs peuvent cependant se présenter dans la restitution du signal numérique par suite d'écarti typiques de ltinterface support d'enregistrement- transducteur de lecture et d'imperfections du support d'enregistrement ou disque ainsi que de défauts de celui-ci. Cependant, le signal peut être codé de façon à être sensible à une détection et ne correc*I ide l'erreur par un circuit approprié se trouvant dans le dispositif de restitution. La durée maximum d'une erreur particulière pouvant être corrigée dépend du codage utilisé, de la largeur de bande disponible du système et d'autres variables. En général, il n'est pas couramment économi- quement pratique de-produire un système permettant de corriger toutes les erreurs à la satisfaction de l'audio- phile le plus exigeant. Afin d'obtenir la largeur de bande d'enregistrement nécessaire, le support utilisé pour enregistrer des signaux numériques audio est, à la base, semblable au support utilisé pour enregistrer des programmes de télévision en couleur. La restitution du signal et le format brut du signal del'information enregistrée sont également semblables. Les personnes concevant le dispositif de restitution d'enregistrementsde télévision, comme des tourne-vidéodisques, des enregistreurs de cassettes vidéo et autres, ont rencontré le problème de défauts et des chutes hors limitesde signaux et ont résolu ce problème en remplaçant le signal restitué défectueux par un signal retardé dans le temps. Cette technique donne généralement un signal corrigé sans discontinuité observable ou gênante, et n'est possible que grâce à la redondance généralement importante de l'information présente dans le signal vidéo. Un tel schéma de correction d'erreur ou de défaut n'est pas possible pour des signaux audio enre- gistrés, parce que ce fort degré de redondance n'existe pas et parce que l'oreille est plus sensible au stimulus audio que l'oeil ne l'est au stimulus vidéo. La présente invention décrit un système o le signal audio est codé et appliqué pour moduler une première fréquence porteuse sous format numérique, et une manifes- tation déplacée dans le temps du même signal est appliquée pour moduler une seconde fréquence porteuse, ces première et second fréquences porteuses étant additionnées linéairement pour former un signal composé qui est enregistré sur le support d'enregistrement. Le dispositif formant tourne-disque audio comprend un trans- ducteur de lecture de signaux qui coopère avec le support d'enregistrement pour en restituer le signal. Un circuit couplé au transducteur de lecture sépare les première et seconde porteuses modulées du signal restitué. Un premier circuit démodulateur retire le signal numérique de la première porteuse, lequel signal est alors appliqué à un circuit décodeur. Le décodeur détecte et corrge les erreurs particulières dans le signal numérique restitué et restaure ce signal à la manifestation numérique non codée d'origine du signal audio. Le décodeur produit également un signal de contrôle ou commande à chaque fois que des erreurs sont détectées qui ne sont pas justiciables d'une correction. Un convertisseur numérique/analogique réduit le signal décodé à une première manifestation analogique du signal audio enregistrée. Un circuit à retard est incorporé dans le circuit précédent, pour aligner dans le temps le signal audio analogique résultant avec le signal audio analogique décalé dans le temps et enregistré. Un second circuit démodulateur retire le signal analogique décalé dans le temps, de la seconde fréquence porteuse. Un moyen de commutation sensible au signal de contrôle ou de commande à la sortie du circuit décodeur, applique le signal audio dérivé du signal numérique enregistré, à une borne de sortie et à la présence d'erreurs numériques ne pouvant être corrigées, le remplace par le signal audio dérivé du signal audio enregistré et décalé ou déplacé dans le temps. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement-à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 montre un enregistrement sur disque contenant un défaut exagéré de surface; - la figure 2 donne un schéma-bloc d'un circuit pour produire un signal audio combiné analogique/numérique pour enregistrement sur un disque; et - les figures 3 et 4 donnent des schémas-blocs respectifs d'un circuit pour restituer un signal audio composé analogique/numérique d'un disque, avec un moyen pour utiliser sélectivement le signal audio analogique à la présence de signaux audio numériques sujets à l'erreur. Sur la figure 1, un disque 10 a une information qui est enregistrée dans des pistes en spirale ou circulaire11. Le disque est supposé être du type à forte densité, tel qu'un vidéodisque, afin que des signaux à haute fréquence puissent y être enregistrés. Par suite, le pas de la piste et l'information sont extrêmement petits, c'està-dire de l'ordre du micron. En conséquence de ces dimensions précises, le disque peut avoir des défauts de surface 12 qui effacent des parties de l'information enregistrée là o des défauts d'une dimension comparable sur des disques audio traditionnels ne seraient effectivement pas remarqués et ne seraient pas gênants. Le défaut 12 efface le signal dans un segment d'une piste qui est défini par l'angle e. A la restitution du signal, le disque 10 tourne à une vitesse angulaire QG pour créer une vitesse relative entre les pistes respec- tives de l'information et un transducteur de lecture de signaux. La durée, dans le temps, du signal perdu par piste est par conséquent égale à T = 6 / aG. On considère que la perte maximum prévisible du signal correspond à Tmax. Si un signal redondant est enregistré sur le disque en une position soit en avance ou retardée par rapport au signal primaire ou principal, d'une distance correspondant à un tmps au moins aussi important que Tmax le signal primaire peut être remplacé par le signal redondant quand un défaut est détecté. La manifestation enregistrée du signal redondant, étant déplacée sur le disque par rapport au signal primaire ou principal, ne sera probablement pas affectée par le même défaut et ainsi il y a une forte probabilité que le signal primaire et le signal redondant ne soient pas effacés simultanément. Il est souhaitable d'enregistrer le signal primaire ou principal et le signal redondant dans la même piste de l'information. Cependant, un signal audio numérique de haute qualité, tel qu'un signal audio de 20 KHZ échantillonné à une fréquence de 50 k.Hz en utilisant 16 bits par échantillon, donne un taux de donnéesaudio numérique de base de 800 Kb/s par canal avant addition de bits supplémentaires de vérification d'erreur. Deux canaux audio pour une reproduction stéréo avec une infor- mation de détection/correction d'erreur nécessitent une largeur de bande du signal-de l'ordre de 3 MHz, ce qui s'approche des limites de la largeur de bande vidéo typique enregistrée sur une bande vidéo et sur des vidéodisques. Il est facilement apparent que des signaux redondants 3.5 d'un format numérique analogue ne peuvent être enregistrés dans une seule piste de l'information-du fait des limites de la largeur de bande. Cependant, il y a une largeur de bande suffisante pour incorporer un signal numérique de haute qualité et un signal analogique monoral dans une seule piste. Le signal monoral ne sera substitué que pendant des périodes du signal audio numérique défectueux d'une relativement courte durée, par exemple des dizaines de microsecondes, et la qualité monorale sera par conséquent sensiblement non remarquée et sera une amélio- ration sensible sur une perte totale du signal. L'utilisation d'un signal analogique redondant avec sa largeur de bande plus basse de façon inhérente en comparaison à sa contre-partie numérique présente l'avantage que le signal analogique à largeur de bande basse est moins sensible à des défauts de courte durée dans le disque, qui ont tendance à provoquer un bruit impulsionnel dans des signaux à haute fréquence. La fréquence passe-bas des circuits de traitement analogique intègre lE bruitsdu défaut à haute fréquence, les rendant non remarquables. Ainsi, le signal analogique redondant peut être restitué sans bruit appréciable dû à des défauts du disque et sans traitement sophistiqué de signaux. La figure 2 indique, sous forme de schéma-bloc, un circuit pour produire le signal analogique/numérique redondant. La source audio 20 est une source de signaux audio analogiques de haute qualité. Ces signaux sont appliqués à un convertisseur analogique/numérique 21 qui échantillonne et convertit les signaux en un format numérique. Les manifestations. numériques des signaux audio sont appliquées à un codeur 22 qui opère sur les signaux numériquesles rendant justiciables d'une détection d'erreur après transmission subséquente. Le codeur peut être du type qui vérifie simplement la parité et ajoute des bits de vérification de parité. Par ailleurs, des techniques plus sophistiquées de détection/correction d'erreur peuvent y être incorporées, comme cela est décrit dans la demande de brevet US en cours No. 084 393 déposée le 12 Octobre 1979 et intitulée "Video Disc System" ou 249401a on peut voir le brevet US No. 4 145 683 intitulé "Single Track Audio-Digital Recorder and Circuit For Use Therein Having Error Correction", et le brevet US No. 4 211 997 intitulé "Method and Apparatus Employing An Improved Format for Recording and Reproducing Digital Audio". Le signal codé est appliqué au circuit 24 qui module en fréquence une première onde porteuse produite par un premier oscillateur à fréquence constante 23. Le signal produit dans la source audio 20, comme le canal stéréo gauche plus droite, est également appliqué à un élément retardateur 29 qui décale ou déplace, dans le temps, ce signal par rapport à sa contre- partie numérique. L'élément 29 peut être un dispositif analogique à transfert de charge comme par exemple une ligne à retard à dispositif à charges coupléesen série (CCD). Le signal retardé est appliqué au circuit 27 pour moduler une seconde fréquence porteuse produite par un oscillateur stable 28. La seconde fréquence porteuse est considéra- blement plus basse, en Hertz, que la première fréquence porteuse, en effet, le rapport des fréquences est de l'ordre de 1:10 avec la porteuse à plus haute fréquence centrée sur 5 MHz, par exemple. Les deux porteuses modulées sont combinées linéairement dans le circuit 25 et subséquemment conditionnées dans l'amplificateur 26 pour enregistrement sur un maitre disque 100. Pour une description plus complète de la combinaison de deux signaux modulés pour l'enregistrement d'un disque, on peut voir le brevet US No. 3 911 476 intitulé "Color Picture/ Sound Record" et le brevet US No. 4 044 379 intitulé "Method and Apparatus for Electromechanical Recording of Short Wavelength Modulation in a Metal Master", les deux inventions étant cédées à la demanderesse commiute à la présente invention. Tandis que le circuit de la figure 2 applique un retard à la manifestation analogique du signal par rapport à la manifestation numérique, on notera facilement que dans une autre configuration de circuit, on peut appliquer le retard à la manifestation numérique du signal comme cela est indiqué par les éléments 29' et 29". La figure 3 montre sous forme de blocs, un circuit pour restituer et traiter l'information enregistrée sur un disque 10. Le transducteur de lecture de signaux 60 coopère avec le disque 10 et le circuit de lecture40 pour produire un signal à la connexion 52 qui équivaut sensiblement au signal composé produit par le circuit 25, c'est-à-dire la combinaison linéaire de la première porteuse modulée en fréquence avec la manifestation numérique du signal audio et de la seconde porteuse modulée en fréquence avec la manifestation analogique retardée dans le temps du signal audio. La première porteuse modulée est extraite du signal composé par un premier filtre passe-bande 41, et ensuite démodulée dans le circuit 43. Le signal numérique résultant est appliqué au décodeur 45 qui restaure le signal numérique codé pour application au convertisseur numérique-analogique 47. Le convertisseur 47 restaure le signal numérique à une manifestation analogique du signal audio, lequel signal est appliqué comme signal primaire ou principal à la borne de sortie 53 par le moyen de commutation 48. Le décodeur 45 complète la fonction de codeur d'enregistrement 22, c'està-dire qu'il est conçu pour examiner le signal restitué à la recherche d'erreurs, et produire un signal d'erreur à la connexion 49 lors de la présence de telles erreurs. Les bits devérification d'erreur sont retirés du courant de donnéeset le signal restauré au format semblable au format numérique pré- codé produit par le convertisseur analogique- numérique 21 d'enregistrement. De plus, selon le codage utilisé, le décodeur peut être conçu pour corriger des erreurs particulières et produire un signal d'erreur à la présence d'erreurs ne pouvant être corrigées. Le signal restitué à la connexion 52 est également appliqué au filtre passe-bande 51 qui extrait la seconde porteuse modulée du signal composé. La seconde porteuse est démodulée dans le circuit 50 et est appliquée à un second pôle du commutateur 48 pour application sélective en tant que signal secondaire, à la borne de sortie 53 lors de la détection d'erreurs dans le signal primaire. Les signaux primaire et secondaire sont amenés en coïncidence dans le temps par l'élément retardateur 44 qui est agencé en série dans le canal de signaux numériques. Comme le signal audio analogique est enregistré en étant retardé par rapport au signal audio numérique, un retard du signal numérique restitué d'une quantité semblable restaure la teneur de l'information des deux signaux à une synchronisation dans le temps. Les circuits décodeur et convertisseur numérique -analogique peuvent impartir un retard plus ou moins fort de traitement.au signal, par rapport auxcircuitscodeur et convertisseur analogique- numérique et le retard incorporé dans l'élément 44 - compense ces différences. L'élément retardateur 44 est indiqué entre le démodulateur 43 et le décodeur 45 mais il peut dans certains cas être plus avantageux d'incorporer l'élément retardaeur soit entre le décodeur 45 et le convertisseur 47 ou entre le convertisseur 47 et le moyen de commutation 48. Un circuit de perte de porteuse 42 surveille la seconde porteuse modulée produite par le filtre passe-bande 51 et produit un signal de contrôle ou commande quand l'amplitude de la porteuse baisse à un niveau auquel le rapport signal-bruitdu signal secondaire est inacceptable. Le signal de contrôle ou commande et le signal d'erreur à la sortie du décodeur 45 sont appliqués à un circuit ET 46, dont la sortie est agencée pour commander le moyen de commutation 48. Le signal de commande empêche le moyen de commutation d'appliquer le signal secondaire à la borne de sortie si la porte secondaire est perdue. La figure 4 illustre un autre mode de réalisation de l'invention et des repères identiques indiquent des éléments semblables de circuit par rapport à-ceux décrits pour la figure 3. Pour le mode de réalisation de la figure 4, le signal audio numérique enregistré est supposé être retardé par rapport au signal audio analogique enregistré, ainsi l'élément retg3xdtmur 6? d;- compensation pour produire la coïncidence dans le temps entre les signaux primaire et secondaire est interposé en série dans le canal analogique. La différence principale entre la figure 3 et la figure 4 est l'imposition du convertisseur analogique-numérique 61 qui convertit le signal analogique démodulé et restitué sous format numérique. Cela permet d'accomplir la substitution du signal secondaire avant le convertisseur numérique-analogique 64, simplifiant fortement le moyen de commutation 63 par rapport au commutateur 48 requis dans le circuit de la figure 3. Le signal appliqué au commutateur 48 est supposé avoir un rapport signal bruit très élevé et tout bruit de commutation se présentant à ce point est gênant. Les signaux appliqués au commutateur 63 du circuit de la figure 4 sont par ailleurs numériques et relativement facilement insensibilisés contre le bruit de commutation. On a décrit dans ce qui précède un système d'enre- gistrement utilisant un signal composé contenant une porteuse à haute fréquence modulée par un signal audio numérique et une porteuse à basse fréquence modulée par un signal audio analogique monoral. On notera qu'une troisième porteuse à plus basse fréquence semblable à la seconde porteuse peut être ajoutée au signal composé enregistré afin que les seconde et troisième porteuses contiennent des composantes stéréo analogiques du signal audio, lesquelles composantes peuvent être respectivement substituées aux composantes numériques perdues du signal primaire. De plus, bien que les systèmes décrits se rapportent à des disques, l'invention s'applique à l'enre- gistrement/restitution de signaux sur un support d'enre- gistrement sur bande de haute densité. Sur lafigure 3les éléments 47', 48' et 53' pour gauche - droite coreEpondentaux e1léments47, 148 et 53 our gauche + droite. E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif pour l'enregistrement de supports d'enregistrement de haute densité, caractérisé par un moyen pour produire un signal souhaité (20) un moyen (21, 22, 23, 24) pour moduler un premier signal porteur par une manifestation numérique du signal souhaité; un moyen (27) pour moduler un second signal porteur par une manifestation analogique du signal souhaité, lesdites manifestations analogique et numérique étant décalées dans le temps d'une quantité prédéterminée; un moyen (25) pour produire la somme linéaire des première et seconde porteuses modulées; et un moyen (26) pour conditionner la somme linéaire pour application à un transducteur d'enregistrement d'un maitre disque. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité pour moduler un premier signal porteur par une manifestation numérique du signal souhaité comprend: un convertisseur analogiquenumérique (21) pour convertir le signal souhaité à un format numérique; un moyen de codage (22) pour conditionner le signal sous format numérique pour qu'il soit sensible à une détection d'erreur; un moyen (23) pour produire un premier signal porteur;et un modulateur FM (24) sensible au signal codé pour moduler la fréquence du premier signal porteur selon le signal codé. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par un élément à retard analogique (29') entre le moyen pour produire un signal souhaité et le convertisseur analogique-numérique. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un élément à retard numérique (29") est connecté 24940 '18 en série entre le convertisseur analogique-numérique et le modulateur FM. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement, dans le tempsdes manifestations analogiques et numériques du signal souhaité est obtenu par un élément à retard (29) qui est connecté en série entre le moyen pour produire le signal souhaité et le moyen pour moduler une seconde porteuse. 6. Dispositif pour restituer un signal d'un support d'enregistrement, ledit signal comprenant un signal composé ayant une information redondante déplacée dans le temps sur des porteuses modulées séparées, caractérisé par: un moyen (60) pour restituer le signal composé dudit support d'enregistrement; un moyen respectif (40) pour extraire lesdites porteuses modulées séparées; un moyen respectif (43, 50) pour démoduler lesdites porteuses séparées afin de produire au moins un premier signal numérique et un second signal analogique redondant; un moyen (44) pouvant travailler sur ledit premier signal ou ledit signal redondant pour conditionner lesdits signaux pour qu'ils soient en coïncidence sensible dans le temps; un moyen (45) pour détecter des erreurs dans ledit premier signal démodulé et produire un signal de contrôle en réponse auxdites erreurs; et un moyen (48) sensible au signal de contrôle pour appliquer le premier signal à une borne de sortie en l'absence d'erreurs dans le signal numérique et appliquer autrement le signal redondant coïncidant dans le temps. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier signal est une manifestation numérique codée du signal souhaité et en ce qu'il comprend de plus un décodeur (45) pour décoder le signal codé, ledit décodeur étant conçu pour détecter et corriger des erreurs particulières et pour produire le signal de contrôle lors de la présence d'erreurs ne pouvant être corrigées; et 249401 8 un convertisseur numérique-analogique (47) pour convertir le signal numérique décodé en une manifestation analogique du premier signal pour application subséquente à la borne de sortie. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen précité pour conditionner les signaux en coïncidence dans le temps comprend un élément retardateur (44) connecté en série au moyen précité pour démoduler la porteuse afin de produire le premier signal. 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen précité pour conditionner les signaux en coïncidence dans le temps comprend un élément retardateur (62) connecté en série avec le moyen précité pour démoduler la porteuse pour produire le signal redondant. 10. Tourne-disque, caractérisé par: un moyen (60) pour restituer un signal composé comprenant une première porteuse modulée par un signal numérique primaire et une seconde porteuse modulée par un signal redondant analogique déplacé dans le temps, d'un disque; un premier circuit de traitement de signaux en série (41, 43) pour extraire la composante primaire du signal restitué et conditionner ledit signal pour application à une borne de sortie; un second circuit de traitement de signaux en série (51, 50) pour extraire la composante redondante du signal restitué et conditionner ledit signal pour application à la borne de sortie; un moyen (44; 62) incorporé dans l'un desdits premier et second circuits de traitement de signaux-en série pour conditionner le signal respectif à une coïncidence dans le temps avec l'autre signal; - un moyen de détection d'erreur pour produire un signal de contrôle (45) en réponse à des erreurs dans le signal numérique primaire; et un moyen de commutation (28; 63) ayant des première et seconde bornes d'entrée et agencé pour appliquer sélectivement le signal redondant à la borne de sortie en réponse au signal de contrôle et appliquer le signal primaire à la borne de sortie autrement. 11. Tourne-disque selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier circuit de traitement de signaux en série précité comprend: un filtre passe-bande (41) ayant une borne d'entrée connectée au moyen pour restituer le signal du disque et ayant une borne de sortie, un démodulateur FM (43) ayant une borne de sortie et ayant une borne d'entrée reliée à la borne de sortie du filtre passe-bande; un circuit décodeur numérique (45) pour décoder une manifestation de signal codé numériquement du signal démodulé corrigeant des erreurs particulières s'y trouvant et pour produire un signal de contrôle en réponse à des erreurs ne pouvant être corrigées dans ledit signal démodulé; un moyen reliant ledit décodeur numérique à la borne de sortie du démodulateur; et un convertisseur numérique-analogique (47; 63) pour convertir le signal décodé en une manifestation analogique dudit signal, ledit convertisseur ayant une connexion de sortie reliée à la première borne d'entrée du moyen de commutation. 12. Tourne-disque selon la revendication 11, caractérisé en ce que le second circuit de traitement de signaux en série comprend: un autre filtre passe-bande (51) accordé pour choisir une fréquence différentede celle du premier filtre, ledit autre filtre ayant une borne d'entrée connectée au moyen pour restituer le signal du disque, et ayant une borne de sortie; un autre démodulateur FM (50) ayant une borne de sortie et ayant une borne d'entrée connectée à l'autre borne de sortie du filtre passe-bande; et un moyen reliant la borne de sortie de l'autre 249 401(O démodulateur à la seconde borne de sortie du moyen de commutation. 13. Tmmne-disqoeselon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier circuit de traitement de signaux en série précité comprend: un premier moyen (41) pour extraire une première porteuse modulée par le signal primaire, du signal restitué; un second moyen (43) pour démoduler la première porteuse extraite; un troisième moyen (45) pour décoder uoemanifestation codée de façon numérique dudit signal primaire démodulé, pour corriger des erreurs particulières et produire un signal de contrôle en réponse à des erreurs ne pouvant être corrigées dans ledit signal primaire, ledit troisième moyen ayant une connexion de sortie à la première borne d'entrée du moyen de commutation; et ledit dispositif comprenant de plus un convertisseur numérique-analogique (47; 64) ayant une borne d'entrée connectée à la borne de sortie et ayant des bornes de sortie o est disponible une manifestation analogique du signal restitué. 14. Tourne-disque selon la revendication 13, caractérisé en ce que le second circuit de traitement de signaux en série précité comprend: un quatrième moyen (51) pour extraire une seconde porteuse modulée par le signal redondant, du signal restitué; un cinquième moyen (50) pour démoduler la seconde porteuse extraite; un convertisseur analogiquenumérique (61) pour convertir le signal redondant démodulé à un format numérique; et un moyen pour appliquer le signal redondant sous format numérique à la seconde borne d'entrée du moyen de commutation précité.