Brevet FR2527819A1 — publié le 19831202

PROCEDE D'ENREGISTREMENT ET DE LECTURE PAR ECHANTILLONNAGE DE SIGNAUX SONORES SUR UN SUPPORT MAGNETIQUE. L'invention est relative à un procédé d'enregistrement et de lecture par échantillonnage de signaux, notamment sonores, sur un support magnétique tel qu'une bande enroulée dans une cassette ainsi qu'à un dispositif mettant en oeuvre ce procédé. On sait que l'enregistrement numérique sur disque ou bande magnétique consiste à échantillonner le signal à enregistrer, c'est-àdire à ne prendre en considération que la valeur du signal à des instants régulièrement espacés, et à mettre chaque échantillon sous forme binaire c'est-à-dire sous forme d'un mot numérique à nombre N déterminé de bits. lI faut donc inscrire sur le support magnétique N informations binaires pour chaque échantillon. Ce procédé d'enregistrement est difficile à mettre en oeuvre notamment pour l'enre gistrement de sons sur des bandes magnétiques en cassettes norme lisées, en raison de la grande longueur que doit occuper chaque échantillon sur le support.En outre le contrôle de chaque mot est effectué à l'aide d'un bit dit de polarité, c'est-à-dire d'une information supplémentaire sur le support magnétique qui contribue à augmenter la longueur occupée par chaque échantillon sur le sup port. Par ailleurs l'enregistrement analogique classique, qui consiste à moduler en amplitude une porteuse à fréquence constante, présente l'inconvénient d'être sensible au bruit et de ne pas permettre le contrôle de la qualité du signal enregistré ou lu. Le procédé selon l'invention ne présente pas les inconvénients des procédés classiques. Il est caractérisé en ce que chaque échantillon enregistré a la forme d'une alternance de sinusoïde à la fréquence d'échantillonnage et dont l'amplitude maximale de chaque demiealternance représente l'arnpiitude de l'échantillon. Ainsi chaque échantillon contient deux informations en prier cipe identiques à savoir les amplitudes des deux demie-alternances; cette identité peut être mise à profit pour contrôler la qualité du signal enregistré. A cet effet on compare les amplitudes des deux demiealternances. Si ces deux demie-alternances ont des amplitudes égales l'échantillon est utilisé tel quel. Par contre si les amplitudes des deux demie-alternances sont inégales on effectue une correction. Celle-ci consiste par exemple à supprimer l'échantillon défectueux. On peut également remplacer l'échantillon défectueux par l'échantillon précédent ou encore par un échantillon résultant d'un traitement de plusieurs échantillons précédents. De préférence l'amplitude de chaque demie-alternance est discrétisée ne pouvant prendre qu'une valeur choisie parmi un nombre limité n de valeurs. L'amplitude de chaque demie-alternance est ainsi un chiffre en base n, n étant par exemple égal à 8. Dans une réalisation le support magnétique est une bande, notamment du type logé dans une cassette, à plusieurs pistes et chaque échantillon est préalablement converti sous forme numérique, notamment un mot binaire, et les chiffres constituant ce mot sont séparés en autant de groupes que de pistes, chaque groupe formant un nombre qui est enregistré sur une piste correspondante. Par exemple si la bande comporte deux pistes le nombre est séparé en deux groupes, le premier groupe étant constitué des chiffres les plus significatifs enregistrés sur la première piste, et les autres chiffres (les moins significatifs) sont enregistrés sur la seconde piste. On a constaté que l'invention donne de bons résultats avec une bande magnétique en cassette à quatre pistes enregistrées et lues simultanément, la fréquence d'échantillonnage étant de 10 KHz, la vitesse de défilement de 13 cm par seconde, chaque mot binaire ayant douze bits séparés en quatre groupes dont chacun est enregistré en octal (base 8), selon le procédé de modulation d'amplitude ci-dessus, sur la piste qui lui est associée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: - les figures 1 à 3 sont des diagrammes destinés à expliquer les procédés d'enregistrement et de lecture selon l'invention, - la figure 4 est un schéma d'un dispositif d'enregistrement mettant en oeuvre le procédé de l'invention, et - la figure 5 est un schéma d'un dispositif de lecture de bande magnétique mettant en oeuvre le procédé de l'invention. L'exemple de réalisation qui va être décrit en relation avec les figures concerne un magnétophone (enregistreur et lecteur) à cas set tes présentant une tête d'enregistrement et de lecture à quatre pistes. La fréquence d'échantillonnage est de 10 KHz. Chaque échantillon du signal à enregistrer, qui se présente sous forme analogique, est converti en un mot numérique binaire à douze bits qui est séparé en quatre ensembles de trois bits et chacun de ces ensembles de trois bits, qui forme un nombre ou mot binaire, est enregistré sur une piste sous la forme d'une alternance d'un signal sinusoïdal à la fréquence d'échantillonnage, le mot de trois bits correspondant étant représenté par l'amplitude de chaque demie-alternance. Chaque mot de trois bits est ainsi enregistré sous forme analogique sur chaque piste, le signal analogique ne pouvant cependant prendre qu'une valeur choisie parmi huit valeurs. Dans exemple de la figure 1 le mot numérique binaire à douze bits est 001100000111. Celui-ci est séparé en quatre mots de trois bits à savoir 001, 100, 000, 111, la séparation étant telle que les trois bits les plus significatifs, c'est-à-dire 001, sont sur la première piste et les groupes de trois bits suivants respectivement sur la seconde, la troisième et la quatrième piste. Le codage en amplitude est effectué de façon naturelle, c'est-à-dire que le plus petit nombre binaire à trois bits (000) correspond à la plus faible amplitude (diagramme lc) et le plus grand nombre binaire de trois bits (111, de valeur 7 en notation décimale) correspond à la plus grande amplitude d'alternance de sinusoïde (diagramme ld). Sur la figure 2 on a représenté sur le même diagramme avec le temps t en abscisses et l'amplitude en ordonnées, trois demiealternances respectivement 10, 11 et 12 apparaissant entre les instants 0 et avec Fe étant la fréquence d'échantillonnage. La demie-alternance 10 correspond au nombre binaire 001, la demie-alternance Il correspond au nombre 011 et la demie-alternance 12 au nombre 111. Ainsi sur chacune des quatre pistes de la bande magnétique, pendant chaque période du signal d'échantillonnage est enregistrée une alternance de sinusoïde de fréquence F e dont l'amplitude correspond à celle d'un ne brie binaire à trois bits. Si les quatre entrefers de la tête magnétique quadruple sont alignés sur une perpendiculaire à la direction de défilement de la bande les abscis- ses de début et de Tifl de chaque alternance sont les mêmes pour toutes les pistes. Pour la lecture des signaux enregistrés sur la bande il suffit de déterminer, pour chaque période d'échantillonnage, l'amplitude dune demie-alternance, #information d'amplitude de la seconde demiealternance étant en prtilC'- identique à celle contenue dans la première.Chaque amplitude de première demie-alternance est ainsi convertie en un signal binaire à trois bits et les trois bits.de chaque piste sont introduits dans trois cases correspondantes d'un registre à douze bits et le mot de douze bits ainsi obtenu en sortie du registre constitue le signal de lecture qui est ensuite, le cas échéant, converti sous forme analogique. belon une autre disposition de l'invention on met à profit la redondance de l'information au cours de chaque période d'échantillonnage pour contrôler la qualité des signaux transmis et, en cas de défaut, effectuer une correction. En effet on a vu ci-dessus que chaque période d'échantillonnage contient deux demie-alternanoes d'amplitudes égales et qu'il suffit de tenir compte de l'amplitude d'une seule de-ces demie-alternances. Mais pour effectuer le con trôle on tient également compte de l'amplitude de la seconde demiealternance et on compare les amplitudes des première et seconde demie-alternances. Si elles sont égales aucune correction n'est effectuée, l'enregistrement et la lecture étant alors en principe dépourvus de défaut.Par contre si les amplitudes des deux demiealternances sont inégales - cette inégalité est provoquée par un défaut de l'enregistrement et/ou de la lecture et apparaît pour une ou plusieurs pistes- on supprime le mot de douze bits pour lequel apparaît ce défaut et, éventuellement, on le remplace par le mot précédent qui ne présentait pas de défaut. En pratique on a intérêt, pour faciliter la conversion, à redresser le signal lu par la tête magnétique quadruple de façon qu'à la sortie du redresseur les deux demie-alternances d'une période d'échantillonnage aient la même polarité c'est-à-dire le même signe. Un signal redressé sur une piste est représenté à titre exemple sur la figure 3. On se réfère maintenant à la figure 4 qui est un schéma d'un dispositif d'enregistrement mettant en oeuvre le procédé de l'invention. Ce dispositif comprend un bloc 20, constituant filtre passe-bas et compresseur analogique, sur l'entrée analogique 21 duquel est appliqué le signal analogique à enregistrer sous forme mixte, analogique et numérique de la façon décrite ci-dessus, sur les quatre pistes d'une bande magnétique en cassette (non représentée). Le signal de sortie du bloc 20 est appliqué à l'entrée de données 22 d'un échantîllonneur-bloqueur 23 présentant également une entrée 24 sur laquelle est appliqué le signal de synchronisation d'enregistrement à la fréquence d'échantillonnage F e qui est fourni par un générateur d'horloge 25. La sortie de l'échantillonneur-bloqueur 23 est reliée à l'entrée d'un convertisseur analogique-numérique 26 qui convertit les signaux délivrés par l'échantillonneur-bloqueur en mots numériques binaires de douze bits. Ce convertisseur 26 présente une entrée 27 de synchronisation reliée à une sortie 28 du générateur 25 délivrant des signaux à la fréquence Fe. Le convertisseur 26 présente douze sorties parallèles, une sortie correspondant à 1 bit. Les trois premières sorties 291 sont reliées aux entrées parallèles d'un registre 301 à trois cases, c'est-àdire emmagasinant trois chiffres binaires. Les sorties 292, 293 et 294 pour les bits de rangs respectifs 4 à 6, 7 à 9 et 10 à 12 du convertisseur 26 sont respectivement reliées de façon analogue, aux entrées parallèles de registres 302, 303 et 304 respectivement à trois cases chacun et identiques au registre 301. En variante au lieu de quatre registres 301, 302 > 303 et 304 à trois bits chacun on utilise un unique registre à douze cases à entrées et sorties parallèles. Les sorties parallèles des registres 301, 302 > 30 et 304 sont reliées, par l'intermédiaire de registres tampons 31 à 314 identiques aux registres 301 à 304, aux entrées également parallèles de convertisseurs numériques-analogiques respectivement 321 à 324. Chacun de ces convertisseurs 32 est du type à quatre quadrants et fournit sur sa sortie les deux demie-alternances d'une sinusoïde à la fréquence Fe d'échantillonnage (figure 2). Bien entendu les registres 30 et 31 ainsi que les convertisseurs 32 présentent des entrées de synchronisation reliées à des sorties correspondantes du générateur 25 de synchronisation. La sortie de chaque convertisseur 32 est reliée à une entrée correspondante 331 à 334 d'un additionneur 361 à 364 recevant sur sa seconde entrée - représentée, pour simplifier, par une entrée unique 34- le signal de sortie d'un oscillateur 35 de prémagnétisation. Les signaux de sortie de ces additionneurs 361 à 364 sont appliqués aux entrées respectives 371 à 374 d'une tête d'enregistrement quadruple 38 par l'intermédiaire d'arnplificateurs 391 à 394. On se réfère maintenant à la figure 5 qui représente un dispositif de lecture de signaux enregistrés sur les quatre pistes d'une bande magnétique par le procédé selon l'invention, notamment à l'aide du dispositif d'enregistrement de la figure 4. Ce dispositif comprend une tête de lecture 40 à quatre entrefers, c'est-à-dire pouvant lire simultanément les quatre pistes de la bande en cassette. Les quatre sorties parallèles 41 de cette tête de lecture 40 sont reliées à des redresseurs double alternance respectifs 42 par l'intermédiaire de quatre amplificateurs 43 du type à faible bruit. On utilise la sortie de l'un des amplificateurs 43 pour former dans un générateur 44 le signal de synchronisation de lecture. Le générateur est par exemple tel qu'il détecte les passages par zéro du signal de sortie de l'amplificateur auquel il est relié. Les signaux redressés sont appliqués sur les entrées de convertisseurs analogiquesnumériques 45 qui transforment l'amplitude maximale de chaque demie-alternance de sinusoïde en un mot numérique binaire à trois bits. L'ensemble des convertisseurs 45 présente en tout douze sorties parallèles 46 qui sont reliées aux douze entrées parallèles de registres 47 et 48 à douze cases chacun. Le registre 47 reçoit les mots numériques correspondant aux premières demie-alternances de chaque période d'échantillonnage tandis que le registre 48 reçoit les signaux fournis par la sortie 46 pour les secondes demie-alternances de chaque période d'échantillonnage La répartition temporelle des signaux de sortie 46 vers les registres 47 et 48 est effectuée à l'aide d'un organe d'aiguillage (non représenté) commandé par le générateur 44. De même le fonctionnement des convertisseurs 45 et celui des registres 47 et 48 est synchronisé par le générateur 44. Les sorties parallèles du registre 47 sont reliées aux entrées également parallèles 49, d'un multiplexeur 50 ainsi qu'aux entrées parallèles 51 d'un comparateur numérique 52 à douze bits présentant d'autres entrées parallèles 53 qui sont reliées aux sorties parallèles du registre 48. Le multiplexeur 50 comporte des secondes entrées parallèles 54 qui sont connectées aux sorties 55 d'une mémoire 56 destinée à emmagasiner le mot numérique à douze bits qui a été transmis lors de la période d'échantillonnage précédente. A cet effet cette mémoire présente des entrées 57 connectées aux sorties parallèles 58 d'un registre tampon 59, également à douze bits, relié lui-même à la sortie du multiplexeur 50. Enfin les sorties parallèles du registre tampon 59 sont con nectées aux entrées parallèles d'un convertisseur numérique-analo gique 60 délivrant sur sa sortie analogique 61 un signal qui est transmis à une sortie audio 62 par l'intermédiaire d'un bloc 63 constituant filtre passe-bas et expanseur analogique complémentaire du compresseur analogique du bloc 20 de la figure 4. Le fonctionnement de la mémoire 56 et celui du registre- tampon 59 soPt synchronims par le générateur 44. Le mulflplexeur 5G de livre sur ses sorties parallèles 64 soit le signai appliqué sur ses entrées 49 soit le signal appliqué sur ses entrées 54 en fonction de la comparaison effectuée par le comparateur 52. A cet effet la sortie 65 du comparateur 52 est reliée à l'entrée de commande 66 dudit multliexeur 50. Ce dernier est tel que si le résultat de la comp#laison, par exemple le chiffre binaire 0, indique que les signaux contenus dans les registres 47 et 48 sont identiques c'est le signal appliqué sur rentrée 49, provenant du registre 47, qui est transmis sur la sortie 64. Dans le cas contraire, c'est-n=dire si la cornparaison, par exemple le chiffre I, est telle qu'elle c orrespond à une non identIté entre les contenus bcs registres 47 et 48, c'est le signal appliqué sur rentrée 54 qui est transmis sur la sortie 64. En d'autres termes en cas de défaut c'est le mot transmis lors de la période d'échantillonnage précédente qui est de nouveau transmis vers la sortie 62 après conversion. Il va de soi que les supports magnétiques, notamment les bandes en cassettes, enregistrés selon le procédé de l'invention entrent également dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enregistrement sur un support magnétique, ne tamment une bande enroulée dans une cassette, de signaux sonores échantillonnés, caractérisé en ce que chaque échantillon est constitué par les deux demie-alternances de même amplitude d'un signal sinusoïdal périodique à la fréquence d'échantillonnage, l'amplitude maximale de chaque demie-alternance représentant l'amplitude de l'échantillon. 2. Procédé d'enregistrement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les amplitudes des demie-alternances ne peuvent prendre qu'une valeur choisie parmi un nombre limité de valeurs. 3. Procédé d'enregistrement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support étant une bande magnétique divisée en pistes parallèles, chaque échantillon analogique est converti en un mot binaire à N bits, en ce que ces bits sont séparés en autant de groupes que de pistes, le nombre représenté par chaque groupe constituant ledit échantillon qui est converti en deux demie-alternances de sinusolde à la fréquence d'échantillonnage, les amplitudes des demie-alternances ne pouvant prendre qu'une valeur choisie parmi 2n valeurs, n étant égal au nombre de bits du groupe correspondant à la piste. 4. Procédé d'enregistrement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le support étant une bande magnétique dans une cassette et le nombre de pistes étant égal à quatre, le nombre N de bits est égal à douze, le nombre n étant ainsi égal à trois. 5. Procédé d'enregistrement selon la revendication 4, caractérisé en oe que la fréquence d'échantillonnage est de l'ordre de 10 KHz. 6. Procédé de lecture d'un signal sonore enregistré sur un support magnétique par le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on ne fait appel qu'à l'amplitude d'une seule des deux demie-alternances de chaque échantillon pour reconstituer le signal sonore. 7. Procédé de lecture selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour contrôler la qualité de l'enregistrement et/ou de la lecture, on compare les amplitudes des deux demie-alternances d'un même échantillon, une inégalité entre ces amplitudes traduisant un défaut de l'enregistrement ou de la lecture. 8. Procédé de lecture selon la revendication 7, caractérisé en ce que lors de la détection d'une inégalité entre les amplitudes des deux demie-alternances, l'échantillon défectueux n'est pas transmis au moyen de restitution du signal sonore (62). 9. Procédé de lecture selon la revendication 7 ou 8, car#actérisé en ce que si une inégalité entre les amplitudes des deux demie-alternances de l'échantillon est détectée le signal transmis est l'échantillon correspondant à la période d'échantillonnage précédente. 10. Procédé de lecture selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les demie-alternances sont redressées afin qu'elles aient toutes les deux la même polarité pour la lecture. 11. Procédé de lecture selon l'une quelconque des revendications 6 à 10 et destiné à la lecture d'enregistrements effectués selon le procédé de la revendication 3, caractérisé en ce que l'amplitude de chaque demie-alternance d'un échantillon enregistré sur chaque piste est convertie en un nombre binaire à n bits et en ce que, pour chaque période d'échantillonnage, tous les chiffres binaires ainsi formés sont rassemblés pour constituer un unique mot binaire à N bits qui forme le nombre représentatif de l'échantillon enregistré. 12. Procédé selon les revendications 7 et 11, caractérisé en ce qu'on compare les nombres binaires à N bits correspondant aux deux demie-alternances d'un même échantillon. 13. Dispositif d'enregistrement de signaux sur un support magnétique selon le procédé de la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un échantillonneur-bloqueur (23) pour les signaux analogiques à enregistrer, un convertisseur analogique-numérique (26) à N bits et N sorties (29) parallèles, ces sorties individuelles étant séparées en un nombre de groupes égal au nombre de pistes de la tête (38) d'enregistrement, chaque groupe formant ainsi un nombre binaire qui est converti, à J'aide d'un convertisseur nume- rique-analogique (32), en un signal sinusoldal transmis à la piste correspondante de la tête d'enregistrement. 14. Dispositif de lecture de signaux mettant en oeuvre le procédé de la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend: deux registres (47, 48) dont l'un est destiné à emmagasiner le nombre binaire correspondant à la première demie-alternance et l'autre (48) est destiné à emmagasiner le nombre binaire correspondant à la seconde demie-alternance de la même période d'échantillonnage, un comparateur numérique (52) pour effectuer la comparaison entre les contenus des deux registres (47, 48), et un moyen pour empêcher la transmission du contenu de l'un ou l'autre des registres en cas d'écart entre les contenus de ces registres. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un multiplexeur (50) présentant une première entrée (49) reliée à la sortie du premier registre (47) et une seconde entrée (54) connectée à la sortie d'une mémoire (56) emmagasinant le contenu du nombre transmis à la période d'échantillonnage précédente, et une entrée de commande (66) connectée à la sortie (65) du comparateur (52) et permettant de délivrer sur la sortie (64) du multiplexeur (50), selon le résultat de la comparaison, soit le signal appliqué sur la première entrée (49) soit le signal appliqué sur la seconde entrée (54). 16. Support magnétique, notamment bande magnétique en cassette, caractérisé en ce qu'il présente un enregistrement selon le procédé de l'une quelconque des revendications I à 5.