Brevet FR2521374A1 — publié le 19830812

-1- "PROCEDE D'EMISSION DE TELEVISION A PLUSIEURS VOIES DE SON, ET TELEVISEUR A PLUSIEURS VOIES DE SON" L'invention concerne un procédé d'émission de télé- vision associant la transmission d'images à celle de plu- sieurs voies de sondans lequel on utilise, pour transmet- tre une première voie de son, une modulation de l'amplitu- de d'une porteuse. Elle concerne également un téléviseur comportant des premiers moyens pour démoduler une onde incidente modu- lée en amplitude par une voie de son. Depuis un certain temps, on souhaite pouvoir asso- cier aux images de télévision un accompagnement sonore en stéréophonie Dans certains cas, on souhaite même pouvoir transmettre plusieurs voies de son différentes par exemple pour utiliser des langues différentes, que ce soit dans des régions ou pays multilingues, ou bien lors de la transmis- sion d'un film étranger, pour donner le choix entre la ver- sion originale ou la version doublée On peut même, dans certains cas, désirer transmettre plus de deux voies de son, pour certains commentaires, par exemple dans le cas d'émis- sion payantes ou réservées à un certain auditoire. De nombreux procédés ont été proposés, mais aucun d'entre eux n'est vraiment satisfaisant On se trouve, en effet, confronté à différents impératifs contradictoires. Il convient que les voies de son soient toutes d'une quali- té suffisante, qu'elles n'interfèrent pas entre elles, qu'elles soient relativement insensibles à des perturba- tions de la transmission, que leur présence ne perturbe pas l'image, et il est également très désirable que le nouveau procédé de transmission soit compatible, c'est-à-dire que les récepteurs non prévus pour le recevoir continuent à fournir les mêmes prestations qu'avec l'ancien procédé. -2- Un procédé est enseigné par un nouveau standard allemand avec deux porteuses voisines modulées en fréquen- ce Cette solution n'est pas transposable aux émissions réalisées en France, car celles-ci sont en modulation d'am- plitude: la deuxième porteuse du standard allemand doit être émise à niveau réduit pour éviter des interférences, et ce niveau réduit qui est acceptable en modulation de fréquence conduirait à un rapport signalbruit prohibitif en modulation d'amplitude. Une autre solution est enseignée par le procédé de radiodiffusion proposé aux Etats-Unis d'Amérique par la firme Magnavox Ce procédé, utilisé pour transmettre un son stéréophonique, consiste à transmettre la somme des canaux droit et gauche en modulation d'amplitude, et la différence entre ces deux canaux au moyen d'une modulation de phase de la même porteuse Malheureusement, ce procédé ne s'applique correctement qu'à la condition que le deuxième message transmis (ici la différence droit gauche) soit d'impor- tance secondaire, et de plus la diaphonie entre les deux signaux, tolérable dans le cas de la stéréophonie, est trop importante pour autoriser la transmission de deux voies distinctes. Le procédé selon l'invention offre la possibilité de transmettre plusieurs voies de son de haute qualité en plus de la voie analogique selon l'ancien standard; le procédé est parfaitement compatible, c'est-à-dire que les télévi- seurs du parc existant continuent, sans modification, à recevoir normalement une voie de son monaural, et la modu- lation des voies supplémentaires présente toutes les quali- tés requises de non-interférence, de bonne insensibilité aux perturbations de transmission, et de non-perturbation de l'image. L'invention repose sur l'idée de base qu'au lieu de moduler une même porteuse selon deux modes de modulation différents correspondant chacun à une voie de son, ce qui en outre limite à deux le nombre de voies, on peut utiliser, dans un des types de modulation seulement, une ou plusieurs -3- sous-porteuses, elle(s)-même(s) modulée(s) par la (les) deuxième(s) voie(s) de son Grâce à cet artifice, on obtient une diaphonie suffisamment faible pour permettre la transmission de deux sons différents. Ainsi, un procédé d'émission de télévision selon l'invention est notamment remarquable en ce que la porteuse modulée en amplitude est en plus modulée par déplacement de fréquence ou de phase, de façon à transmettre au moins une deuxième voie de son, et en ce que le signal modulant uti- lisé pour cette modulation par déplacement de fréquence ou de phase est une sous-porteuse elle-même modulée directe- ment par le signal à fréquence audible d'une deuxième voie de son. Ceci a pour avantage essentiel la compatibilité vis- â-vis du parc existant de téléviseurs recevant une voie de son en modulation d'amplitude, tout en n'occupant pas, dans le spectre des fréquences, une place excessive, et en of- frant une excellente qualité de réception à deux sons. Ladite sous-porteuse peut être modulée en amplitude, ce qui offre l'avantage de la plus grande simplicité, ou modulée en fréquence, ce qui offre la meilleure diaphonie. Pour obtenir des performances optimales, il est avan- tageux qu'on provoque une limitation du taux de modulation d'amplitude, telle que l'amplitude de la porteuse reste en toutes circonstances supérieure à un seuil déterminé. Ceci permet d'obtenir en permanence une information concernant l'autre modulation. Un téléviseur selon l'invention est notamment remar- quable en ce qu'un conducteur amenant une onde incidente, modulée en amplitude par une voie de son, à des premiers moyens pour la démoduler, amène en outre cette même onde à l'entrée de seconds moyens pour extraire de cette onde qui est, en plus, modulée en fréquence par une sousporteuse, une deuxième voie de son véhiculée par ladite sous-porteuse. Ce téléviseur présente l'avantage de pouvoir recevoir une deuxième voie de son par la simple adjonction desdits se seconds moyens, et sans rien modifier au reste du téléviseur. -4- Un téléviseur d'un modèle ancien peut ainsi recevoir une deuxième voie de son, sans rien y remplacer, mais seule- ment en y prélevant la fréquence intermédiaire son, dite ci-dessus "onde incidente", pour l'amener à un circuit rajouté, éventuellement à l'extérieur du téléviseur. Avantageusement, un téléviseur selon l'invention comporte un premier démodulateur de fréquence, et un deu- xième démodulateur de fréquence auquel est fourni le signal produit par le premier démodulateur de fréquence, ces deux démodulateurs constituant les susdits seconds moyens dans le cas oû l'onde reçue comporte une sousporteuse modulée en fréquence. Avantageusement, un téléviseur selon l'invention, dans une autre version, comporte un démodulateur de fré- quence et un démodulateur d'amplitude auquel est fourni le signal produit par le démodulateur de fréquence, ceci dans le caso l'onde reçue comporte une sous-porteuse modulée en amplitude. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, décrivant des exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente le spectre de fréquence d'une émission de télévision selon l'invention. La figure 2 représente à plus grande échelle une partie du spectre de la figure 1. La figure 3 représente schématiquement un émetteur de télévision pour émettre selon le procédé de l'invention. La figure 4 représente schématiquement un circuit de limitation de la modulation d'amplitude. La figure 5 représente schématiquement un récepteur de télévision selon l'invention. Le procédé d'émission de télévision selon l'invention associe la transmission d'images à celle de plusieurs voies de son Pour cela on utilise, pour transmettre plusieurs voies de son, une sous-porteuse qui module par déplacement de fréquence une porteuse, et on superpose à cette modula- tion par déplacement de fréquence, une modulation d'ampli- tude qui module la même porteuse. \ - -5- La figure 1 montre le spectre de l'émission obtenue: la porteuse vision est représentée en 5, la porteuse son unique est représentée en 7, l'écart entre elles est de 6,5 M Hz. Le spectre vidéo est indiqué en 3, le spectre de la modulation par déplacement de fréquence est indiqué en l et celui de la modulation analogique est indiqué en 2 Pour mémoire, on a indiqué en 4 le spectre de la sous-porteuse de chrominance Les repères 6 indiquent les extrémités théoriques du canal (largeur: 8 M Hz). La figure 2 montre plus en détail le spectre obtenu autour de la porteuse son 7 Dans l'exemple représenté, les signaux audibles utilisés sont des sinusoïdes à 600 Hz Sur la figure, les graduations de l'axe horizontal sont espa- cées de 100 k Hz Un signal audible à 600 Hz module en fré- quence une sous-porteuse à 150 k Hz avec une excursion de + 50 k Hz, et cette sous-porteuse module à son tour, et tou- jours en fréquence, la porteuse principale de son 7, avec une excursion de 100 k Hz Le spectre de cette modulation est représenté en 1 Le spectre de l'autre modulation, c'est-à-dire de l'autre voie de son, modulée en amplitude, est représenté en 2 Les valeurs d'excursion de fréquence citées ci-dessus constituent des valeurs satisfaisantes dans la pratique pour l'émission de signaux selon l'inven- tion On constate que l'énergie à la limite 6 du canal, c'est-à-dire à 250 k Hz de la porteuse son, est pratiquement nulle: il n'y a pas débordement dans le canal voisin. Afin de donner une vue d'ensemble d'un moyen de réa- liser un émetteur de télévision utilisant le procédé selon l'invention, la figure 3 montre le schéma général d'un émet- teur Les blocs représentés sont parfaitement connus de l'homme de métier Une information "vidéo" est introduite par les entrées 59 Le signal à fréquence audible qui doit être reçue par les téléviseurs antérieurs est introduit par l'entrée 51 Un autre signal à fréquence audible est fourni à l'entrée 70 La vidéo est mise en forme dans le bloc 76 pour créer l'information de luminance et une sous-porteuse -6- pour les différences de couleur Une porteuse issue de l'oscillateur 58 est fournie au modulateur 78 qui engendre la porteuse vision à la fréquence d'émission. La voie de son de l'entrée 51 passe par un limiteur 79, dont le rôle sera expliqué plus loin, et module en amplitude, dans le modulateur 57, la porteuse modulée en fréquence issue de l'élément 75. La voie de son introduite en 70 module dans le modu- lateur 72 une sous-porteuse fournie par l'oscillateur 73, par exemple à 150 k Hz Cette sous-porteuse modulée est fournie au deuxième modulateur 71 qui module en fréquence une onde porteuse fournie par l'oscillateur 74, directement à la fréquence d'émission Cette onde, modulée en fréquence, traverse ensuite, éventuellement, un limiteur ou régulateur d'amplitude 75 pour éliminer toute modulation d'amplitude résiduelle L'onde issue de ce régulateur 75 est fournie au bloc 57 pour y être, selon une technique connue, modulée en amplitude, amplifiée et fournie à l'antenne (en même temps que la vidéo provenant du bloc 78) par le bloc 77, qui addi- tionne les porteuses son et vision. Dans une variante de réalisation, le modulateur 72 est un modulateur d'amplitude; dans une autre variante, c'est un modulateur de fréquence. Pour pouvoir obtenir en permanence une information de déplacement de fréquence en réception, il est nécessaire que la porteuse soit toujours présente, ce qui implique que le taux de modulation d'amplitude soit limité de façon telle que l'amplitude de la porteuse soit en toutes circonstances supérieure à un seuil déterminé Ceci est obtenu au moyen du limiteur 79, qui est représenté plus en détail par la figure 4: le signal basse fréquence introduit en 51, traverse un circuit à gain variable 52 dont la variation de gain est commandée par une donnée introduite en 55 La tension de sortie du circuit 52 est disponible sur le conducteur 56 qui alimente un détecteur d'amplitude 54, lequel fournit les données de réglage au circuit 52 par le conducteur 55 Ce montage est réglé de façon telle que le taux de modulation -7- finale d'amplitude ne puisse dépasser, par exemple, 80 %. Ainsi, il restera toujours au moins 20 % de la porteuse nominale pour véhiculer le signal modulé en fréquence. Un écrêteur 50 est placé en sortie par sécurité mais ne devrait pas, en principe, intervenir car il provoquerait une distorsion du signal Sa présence signifie que l'on donne la priorité à la qualité des signaux modulés en fré- quence. La figure 5 représente le schéma général d'un récep- teur destiné à recevoir toutes les voies de son émises selon l'invention La plupart des fonctions y sont bien connues de l'homme de métier: la tête haute fréquence et changement de fréquence 80 (ou sélecteur SL), un filtre 81 pour séparer la bande passante de fréquence intermédiaire FI vidéo, un ampli FI et démodulateur de vidéo 82, un sépa- rateur de sous-porteuse couleur 83 et un décodeur couleur 84, un amplificateur de luminance 91, un circuit de syn- chroopisation du balayage 90 avec des circuits ligne et tra- me 88, 89, un déflecteur 86 et une THT 87 ainsi qu'un tube à rayons cathodiques 85. La partie son comprend un filtre 101 pour séparer la sous-porteuse son, habituellement à 39,2 M Hz, un circuit amplificateur 92 de fréquence intermédiaire son, un détec- teur d'enveloppe 93 pour démoduler la porteuse en amplitude, ce dernier étant suivi d'un filtre passe-bas 94 à coupure rapide destiné à éliminer les éventuels résidus de démodu- lation dus à la modulation de fréquence Ce filtre pourra, par exemple, avoir une fréquence de coupure d'environ 12 k Hz. Cette première voie démodulée est enfin fournie à un amplificateur 97 et à un système haut parleur 99. Le conducteur 102 amenant la fréquence intermédiaire son, dite onde incidente, à l'entrée des premiers moyens 93 pour démoduler en amplitude est également connecté à l'en- trée de seconds moyens 103, 95, 96 pour extraire de cette même onde incidente, qui est en plus modulée en fréquence par une sous-porteuse, un deuxième voie de son véhiculée par ladite sous-porteuse. -8- Dans le cas o la sous-porteuse est modulée en fré- quence, ces seconds moyens comportent un premier démodula- teur de fréquence 95, et un deuxième démodulateur de fré- quence 96 auquel est fourni le signal produit par le pre- mier démodulateur de fréquence 95 Un limiteur 103 est uti- lisé dans le cas o le démodulateur 95 n'est pas d'un type autolimiteur Bien entendu, tous les types de démodulateurs sont utilisables, par exemple le discriminateur "Foster Seeley", le détecteur de rapport, le démodulateur à compta- ge, ou à boucle-asservie en fréquence, etc Dans le cas o la modulation de la sous-porteuse est réalisée en amplitude, le démodulateur 96 est un démodula- teur d'amplitude auquel est fourni le signal produit par le démodulateur de fréquence 95. Un avantage du procédé est qu'il permet, si on le désire, la transmission de plus de deux voies de son En effet, en choisissant des fréquences de sous-porteuses et des excursions de fréquences adaptées, on peut utiliser simultanément plusieurs sous-porteuses, sans pour autant souffrir d'un mélange entre leurs informations, et sans occuper une bande spectrale trop importante Il suffit pour engendrer l'émission de plusieurs voies, de disposer plu- sieurs exemplaires de modulateur 72 et d'oscillateur 73 (cf figure 3), tous les modulateurs 72 fournissant en parallèle leurs sous-porteuses modulées à la même entrée du deuxième modulateur 71 qui, lui, n'existe qu'à un exemplaire. On peut choisir, par exemple, une première sous-por- porteuse à 80 k Hz et une seconde à 160 k Hz, avec une excur- sion de fréquence de + 20 k Hz, ce qui permet, en modulant (toujours avec une excursion de + 100 k Hz) le modulateur 71 avec ces deux sousporteuses simultanément, d'émettre deux voies de son en plus de la voie habituelle modulée en ampli- tude, soit trois voies au total. Alors le récepteur de la figure 5 comporte une troi- sième voie de son 196, 198, 1100 La sélection entre les voies démodulées par les démodulateurs 96 et 196 est faite par des filtres de fréquence, incorporés dans chacun des ,; -9- démodulateurs, et dont la bande passante correspond pour chacun à la fréquence de la sous-porteuse à démoduler Dans le cas d'une modulation de la sous-porteuse par déplacement de fréquence, on peut encore plus simplement réaliser cette sélection en choissisant les fréquences centrales des dé- tecteurs 96, 196 du type "discriminateur", dont la sensi- bilité, en dehors d'une bande choisie, est nulle. Les signaux démodulés par le(s) deuxième(s) démodu- lateur(s) 96, 196 est (sont) fourni(s) à un (des) amplifi- cateur(s) 98, 198 et à un (des) système(s) haut parleur(s) , 1100. Beaucoup de variantes techniques sont envisageables. On peut par exemple supprimer le limiteur 75 (figure 3) ainsi que le limiteur 50 (figure 4), ou le filtre 94 (figu- re 5). On peut aussi ajouter des fonctions telles que des filtrages ou écrêtages supplémentaires à différents niveaux. En ce qui concerne la modulation ou la démodulation, tant de fréquence que d'amplitude, la littérature technique fait connaître un certain nombre de moyens assez différents les uns des autres, et que l'on peut utiliser indifféremment sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Dans une variante de l'invention, ledit "signal à fréquence audible" d'une deuxième voie de son peut être un signal composite, comportant lui- même une sous-porteuse véhiculant un signal de différence entre canaux stéréo gau- che-droit, par exemple selon le standard français utilisé par les émetteurs radiophoniques en modulation de fréquence. On a ainsi deux "étages" de sous-porteuses. Le récepteur comportera alors un décodeur en aval du démodulateur 96, de façon à extraire et à recoder selon les moyens habituels les deux voies gauche et droite. On peut, sur ce principe, imaginer une quantité de solutions intéressantes, par exemple transmettant un son monaural en modulation d'amplitude, plus un deuxième son stéréo et éventuellement un troisième, selon le procédé de l'invention. -10- REVENDICATIONS - 1 Procédé d'émission de télévision associant la transmission d'images à celle de plusieurs voies de son dans lequel on utilise,, pour transmettre une première voie de son, une modulation de l'amplitude d'une porteuse, caractérisé en ce que cette même porteuse est en plus modu- lée par déplacement de fréquence ou de phase, de façon à transmettre au moins une deuxième voie de son, et en ce que le signal modulant utilisé pour cette modulation par dépla- cement de fréquence ou de phase est une sous-porteuse elle- même modulée directement par le signal à fréquence audible d'une deuxième voie de son. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite sous-porteuse est modulée en amplitude. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite sousporteuse est modulée par déplacement de fréquence ou de phase. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 'à 3, caractérisé en ce qu'on provoque une limitation du taux de modulation d'amplitude telle que l'amplitude de la porteuse reste en toutes circonstances supérieure à un seuil déterminé. Téléviseur comportant des premiers moyens pour démoduler une onde incidente modulée en amplitude par une voie de son, caractérisé en ce qu'un conducteur amenant cette onde incidente à l'entrée de ces premiers moyens est également connecté à l'entrée de seconds moyens pour extrai- re de cette même onde incidente, qui est en plus modulée en fréquence par une sous-porteuse, une deuxième voie de son véhiculée par ladite sous-porteuse. 6 Téléviseur selon la revendication 5, pour recevoir une onde dont la sous-porteuse est modulée en fréquence, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comportent un premier démodulateur de fréquence, et un deuxième démodula- -11- teur de fréquence auquel est fourni le signal produit par le premier démodulateur de fréquence. 7 Téléviseur selon la revendication 5, pour recevoir une onde dont la sous-porteuse est modulée en amplitude, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comportent un démodulateur de fréquence, et un démodulateur d'amplitude auquel est fourni le signal produit par le démodulateur de fréquence. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal à fréquence audible d'une deuxième voie de son est un signal composite, comportant lui-même une sous- porteuse véhiculant un signal de différence entre canaux stéréo a 9 Téléviseur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un décodeur stéréo et en ce que le signal stéréo codé lui est fourni par les susdits seconds moyens pour extraire une deuxième voie de son.