Brevet FR2541062A1 — publié le 19840817

SYSTEME CONVERSATIONNEL COMPORTANT UN DISPOSITIF DE VISUALISATION, UN ORDINATEUR ET UNE SOURCE D'INFORMATIONS VIDEOFREQUENCE PRE-ENREGISTREES. La présente invention concerne les équipements domestiques capables d'exploiter en combinaison des informations des types vidéofréquence et informatique. Elle concerne plus précisément des systèmes comprenant au minimum un dispositif de visualisation tel qu'un récepteur de télévision, une source d'information préenregistrée sur un support (bandes ou mémoires quelconques) et un miniordinateur, I'ensemble permettant une liaison conversationnelle avec l'utilisateur. De tels systèmes sont connus à ce jour ; ils comprennent généralement un mini-ordinateur pouvant recevoir un grand nombre de programmes sous formes de bloc mémoires enfichables ou encore sous forme de bandes magnétiques en cassettes de type conventionnel dites "cassettes audio" pour l'enregistrement sonore et un récepteur de télévision d'usage courant permettant de présenter les informations sous formes visuelle et sonore. Les programmes peuvent être, à titre d'exemple, récréatifs ou éducatifs; inversement de tels systèmes permettent généralement à l'opérateur de réaliser ses propres programmes et de les mémoriser sur un support (en général une cassette audio). Dans de nombreuses applications l'opérateur doit pouvoir converser avec ce système : dialogue enseignant-élève dans le mode éducatif, interaction entre partenaires dans le mode récréatif.Cette possibilité de dialoguer s'exprime quelquefois par l'expression "liaison conversationnelle - ou interactive". Dans ces applications du type "interactif" et dans l'état actuel de la technique les informations mises en mémoire, destinées à être visualisées sur l'écran du téléviseur sont graphiques (dessins, symboles), ce sont des images synthétiques; la mise en mouvement de ces graphismes nécessite un nombre élevé de mémoires et le résultat obtenu n'est pas à la mesure des moyens investis. Pour pallier ces inconvénients de l'art connu, I'invention propose de superposer les informations graphiques à une image de télévision conventionnelle tout en conservant le mode de fonctionnement interactif. Il est certes déjà connu de superposer des caractères alphanumériques à une image de télévision, par exemple à l'aide de téléviseurs munis d'un décodeur permettant aux malentendants de faire apparaître des sous-titres correspondant à l'information orale accompagnant l'image; toutefois de tels systèmes ne permettent pas au téléspectateur, contrairement à l'invention, d'intervenir et de modifier le cours des évènements; ils ne sont pas interactifs ou conversationnels. Tout au contraire, le système selon l'invention offre une gamme étendue de possibilités nouvelles parmi lesquelles les exemples suivants sont donnés à titre non limitatif: - cours de conduite automobile dans son environnement réel, urbain ou rural, - cours où il faut désigner sur l'écran des personnages, des animaux ou des objets réels à l'aide d'un crayon électronique (ou d'un clavier), - jeux d'extérieur dans leurs décors naturels, - descente à skis avec obstacles, - atterrissage d'unzavion sur une "vraie" piste, - images réelles du cosmos (prises par satellite) pour les jeux en milieu intersidéral, - enchaînement différent des séquences d'un film selon les réponses du téléspectateur, - bombardement aérien sur des objectifs filmés et mobiles, - parachutisme sur un point de chute prédéterminé. Pour bien comprendre le fonctionnement du système de l'invention on explique ici dès à présent, brièvement, son-fonctionnement dans le cas d'un cours de conduite automobile. On a tout d'abord filmé sur une cassette vidéo pour magnétoscope ou sur un vidéodisque un parcours de véhicule automobile avec un pilote et un moniteur, le film ne montrant que le parcours et non le véhicule. En même temps que ce film sont enregistrées, sous forme sonore ou sous forme numérique, les instructions données par le moniteur au pilote ainsi que les opérations effectuées par ce pilote. Les informations numériques destinées à l'ordinateur sont enregistrées pendant les périodes de retour de balayage afin de ne pas perturber l'image analogique. L'élève dispose de commandes qui correspondent à celles se trouvant à l'intérieur d'un véhicule: volant de direction, indicateur de changement de direction, frein. Il doit actionner ces commandes en fonction des ordres donnés par le moniteur et enregistrées de façon sonore sur la bande magnétique vidéo ou sur le vidéodisque. Si les opérations effectuées par l'élève ne sont pas correctes, par exemple s'il n'actionne pas l'indicateur de changement de direction préalablement à un tel changement de direction, le programme est tel qu'une indication lui est donnée, de façon sonore ou visuelle, qu'il a commis une erreur. Il est clair que ces explications permettent de comprendre également les autres exemples donnés ci-dessus. On décrit ci-après à l'aide des dessins, des exemples de réalisation de l'invention: la figure 1 est un diagramme synoptique du système selon l'invention, - la figure 2 illustre une réalisation pratique d'un système selon l'invention, - la figure 3 présente le signal vidéo composite correspondant à la période de retour du balayage vertical. La figure 1 est un diagramme synoptique du système selon l'invention. Une source 1 notamment un magnétoscope ou un lecteur du type "vidéodisque" délivre sur sa sortie 3 un signal composite comprenant des informations vidéo, des instructions pour la gestion interactive du système et éventuellement un ou plusieurs signaux sonores. La source 1 est commandée par des instructions appliquées sur son entrée 5; ces instructions peuvent concerner des ordres de démarrage, d'arrêt sur image, de marche avant ou arrière, de ralenti ou d'accéléré, de saut de séquence, etc... Un séparateur de signaux 7 sépare les différentes composantes du signal et les dirige vers les éléments du système auxquels elles sont destinées.Les signaux vidéo disponibles sur la sortie 9 du séparateur 7 sont appliqués à un dispositif de visualisation 15 comportant un écran 17 notamment un récepteur de télévision; les signaux sonores délivrés en 11 sont appliqués à une chaîne son représentée par J'élément 19 et les signaux de gestion fournis en sortie 13 sont dirigés vers un miniordinateur 21. Une liaison 23 permet à l'ordinateur 21 d'ajouter sur l'écran 17 du dispositif 15 une information visuelle à celle de la source 1. Enfin un crayon dit "électronique" 25 relié à l'ordinateur 21 par un cordon souple 27 peut être mis en contact par l'opérateur avec l'écran 17 et constituer un moyen d'interaction supplémentaire.Outre un clavier de cornmande classique dont les touches fonctionnent par tout ou rien, I'ordinateur 21 peut comporter des organes de commande analogique agissant dans une, deux (manche à balai) ou trois dimensions et nécessitant éventuellement l'action simultanée des mains et des pieds. La figure 2 illustre une réalisation préférée d'un système selon i'invention. Ce système comprend un récepteur de télévision 41, un magnétoscope 43, une mini-ordinateur du type familial 45 et un bloc de traitement spécifique de signaux 47. Le récepteur de télévision 41 est constitué des étages HF et MF 49, d'un décodeur du signal de chrominance 51, d'un amplificateur vidéo trois voies 53 et d'un tube cathodique 55; ce récepteur comprend en outre une prise dite "péritélévision" 57 et deux commutateurs vidéo 59 et 61 commandés par le mini-ordinateur 45 à l'aide des liaisons respectives 63 et 65. Le récepteur 41 est d'un type d'usage courant. Le magnétoscope 43 est aussi un appareil d'usage courant avec, de préférence, une possibilité d'accès à ses commandes de clavier par une liaison électrique directe 67. La vidéo-cassette est conventionnelle. Sur cette cassette sont enregistrées, d'une part, une scène filmée, naturelle, avec éventuellement accompagnement sonore, et, d'autre part, un signal supplémentaire permettant, comme on le verra plus loin, d'assurer une liaison conversationnelle entre un opérateur et le système. Le miniordinateur familial 45 est, pour l'essentiel, un modèle classique mais modifié pour recevoir, par l'intermédiaire du bloc 47, les informations contenues dans le signal supplémentaire enregistré sur la vidéo-cassette. Le bloc 47 comprend un séparateur 69, par exemple du type utilisé dans le système "Antiope", qui extrait le signal supplémentaire du signal vidéo-composite fourni par le magnétoscope 43 et présent sur la liaison 71. Ce bloc 47 comprend en outre un circuit 73 d'interface et de transformation série-parallèle de données dont le rôle apparaîtra plus clairement lors de l'exposé du fonctionnement. La figure 3 présente le signal vidéo-composite correspondant à la période de retour du balayage vertical ou, plus précisément, à l'intervalle de suppression trame. Bien qu'un tel signal soit connu de l'homme de métier, un bref rappel permettra de mieux comprendre comment, dans la réalisation préférée de l'invention décrite à l'aide de la figure 2, le signal supplémentaire est associé au signal de télévision conventionnel, dans cet- exemple un signal correspondant au système SECAM. Une image de télévision est écrite par un point lumineux à brillance variable dit "spot" qui se déplace de gauche à droite et de haut en bas. Des impulsions de synchronisation permettent aux spots du récepteur et de l'émetteur de se trouver au même endroit au même instant. En référence à la figure 3, des impulsions 101 dites '!de synchronisation ligne" et des impulsions 107 (dont une seule est représentée ici) dite "de synchronisation verticale" assurent le synchronisme de ces spots respectivement pour les composantes horizontale et verticale de leurs déplacements. A titre indicatif et pour les normes courantes, le spot inscrit l'information visuelle sur l'écran de gauche à droite en 52 microsecondes puis revient à gauche de l'écran en 12 microsecondes sans jouer de rôle actif sa luminosité étant alors nulle; une durée de 64 microsecondes sépare, de ce fait, deux impulsions de synchronisation lignes successives 101.Par ailleurs le spot se déplace simultanément de haut en bas en 19 millisecondes permettant au spot d'écrire 312,5 lignes, après quoi le spot rernonte en haut de l'écran en 1 milliseconde, décrivant quelques lignes inactives (luminosité nulle). Pendant ces 20 millisecondes, le spot a parcouru la surface de l'écran et décrit "une trame". Lors de la trame suivante les 312,5 lignes correspondantes vont s'imbriquer au milieu des 312,5 lignes précédentes pour finalement constituer les 625 lignes d'une image complète, une trame constituant les lignes de rang impair et l'autre trame les lignes de rang pair. La figure 3 représente le signal vidéo entre le moment où le spot va disparaître en bas de l'écran et le moment où il est réapparu en haut.Dans la période T1, le spot balaie l'écran et se déplace, dans le sens vertical de haut en bas; les informations analogiques 103 sont inscrites sur l'écran et sont visibles du téléspectateur. En T2 le spot se déplace toujours vers le bas mais le spot balaie une région de l'écran (dépourvue de phosphore) invisible du téléspectateur; en particulier les informations vidéo 105 sont perdues. Après un certain temps de réponse l'impulsion 107 déclenche la période T3 pendant laquelle le spot se déplace de bas en haut pour atteindre en décrivant quelques lignes inactives le bord supérieur visible de l'écran. En T4 le spot continue son déplacement vers le haut mais balaie l'écran dans une région invisible du téléspectateur; les informations analogiques 109 servent, en SECAM, à identifier les couleurs transmises.Pendant la période T5 le spot se déplace désormais de haut en bas mais toujours dans la région invisible de l'écran, les informations analogiques vidéo 111 étant là aussi perdues pour le téléspectateur. Pendant les périodes T4 et T5 un certain nombre de lignes sont invisibles sur l'écran et inexploitées; c'est sur ces lignes que, dans le cas de la réalisation préférée décrite à l'aide de la figure 2, est placée l'information supplémentaire destinée à rendre le système conversationnel. Cette information est placée, sous forme de bloc de données numériques 113 sur chacune des 8 lignes généralement disponibles à cet endroit du signal. Chaque ligne d'une durée exploitable maximale de 52 microsecondes peut comporter jusqu'à 40 octets. La description et le fonctionnement du système décrit à l'aide de la figure 2 peuvent maintenant être complétés. Le commutateur 59 permet de faire fonctionner le récepteur 41 dans le mode "réception sur antenne" ou dans le mode "conversationnel". L'information supplémentaire (bloc de données 113, figure 3) présente dans le signal composite fourni par le magnétoscope 43 ne perturbe pas le fonctionnement du récepteur de télévision 41 et n'a pas lieu d'être éliminée. Un commutateur électronique 61 à grande vitesse de commutation permet de connecter l'écran 55 soit à la source vidéo 43 à travers le décodeur 51 soit aux informations graphiques délivrées par l'ordinateur 45. Au cours d'une même ligne de balayage (d'une durée de 52 microsecondes) le spot peut être modulé (en brillance et en couleur) alternativement par les deux sources 43 et 45. De ce fait les signaux graphiques ne sont pas superposés aux signaux vidéo mais substitués selon la technique dite "d'incrustation".Autrement dit quand on veut superposer une information graphique à une information vidéo de scène filmée on arrête la transmission de la scène filmée et à la place, pendant les parties de lignes ou lignes correspondantes d'une trame on transmet les signaux graphiques provenant de l'ordinateur 45. L'information graphique fournie par l'ordinateur 45 étant, comme les signaux provenant du magnétoscope 43, du type coloré il est nécessaire que la liaison 75 entre l'ordinateur 45 et le commutateur 61 ainsi que le commutateur 61 lui-même soient à trois voies, I'une pour chaque couleur primaire. Le séparateur 69 est capable de reconnaître les blocs de données 113 (figure 3) et de les transmettre sous leur forme "série" à l'élément 73 par une liaison 77. Le séparateur 69 régénère par ailleurs les signaux de synchronisation et les signaux d'horloge nécessaires à la lecture des données et les transmet en aval respectivement par les liaisons 79 et 81. L'élément de traitement 73 rernplit les fonctions de mémoire tampon, de mise en parallèle des données et d'interface avec le mini-ordinateur 45. Les liaisons 83 assurent le transfert de ces données en parailèle et les liaisons 87 et 85 respectivement la commande et le contrôle de ce transfert. Les données sont décodées et exploitées par le miniordinateur.Ces données peuvent contenir une grande diversité d'informations dont voici à titre non limitatif quelques exemples - transfert d'un programme de la vidéo-cassette dans les mémoires de l'ordinateur, - identification des images vidéo, - types de graphismes à incruster éventuellement dans l'image vidéo, - instructions destinées à l'opérateur, - instructions déterminant l'arrêt inconditionnel sur une image pré-identifiée, - coordonnées spatio-temporelles associées à chaque image vidéo permettant à l'ordinateur de comparer ce que fait l'opérateur à ce qu'il devrait faire en vue d'exploiter l'écart. Pour sa part le mini-ordinateur 45 peut, compte tenu des instructions reçues par la source 43, de l'action de l'opérateur sur ses organes périphériques, des instructions éventuelles de son propre programme agir sur la source 43 en demandant: I'arrêt sur image, le ralenti ou l'accéléré, la marche avant ou arrière, le saut à une séquence pré-identifiée (le disque étant avantageux dans cette dernière application). L'ordinateur peut guider l'opérateur en direction et en grandeur en faisant par exemple apparaître sur l'écran des flèches et des nombres, associés éventuellement à une voix synthétique. Un tel système vidéo structuré de façon à être interactif avec un opérateur, non limité à un dialogue contenant un nombre précis et fini de propositions invariables (comme un distributeur de billets de banque par exemple) mais permettant une interaction du type analogique comportant une infinité de solutions constitue un autre aspect de l'invention. Le système conversationnel objet de l'invention n'est pas limité au seul exemple de réalisation qui vient d'être décrit. D'autres moyens, pris séparément ou en combinaison, peuvent permettre de réaliser d'autres variantes de systèmes conformes à l'esprit de l'invention. Ce sont à titre d'exemples - un lecteur de vidéo-disques en place et lieu du magnétoscope, - un dispositif de visualisation d'une technologie différente ayant la définition et le temps de réponse requis, - un codage des signaux vidéo différent, le système pouvant être autonome, - un codage différent du signal de gestion associé, - un crayon électronique permettant à l'opérateur de faire des choix sur l'écran. REVENDICATIONS 1. Système comprenant un dispositif de lecture d'informations (1) préenregistrées sur un support, un dispositif (15) de visualisation d'images disponibles sous forme d'un signal vidéo fréquence, et un ordinateur (21), caractérisé en ce que le dispositif de lecture (1) étant destiné à lire des informations vidéo, sur le support d'informalions sont enregistrées, d'une part, des informations vidéo préalablement filmées et, d'autre part, des informations supplémentaires, et en ce que les différents éléments (1, 15, 21) du système sont connectés entre eux selon une configuration interactive, les informations supplémentaires et ladite configuration pemettant une liaison conversationnelle entre un opérateur et le contenu vidéo du support d'informations par l'intermédiaire dudit système. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de lecture (1) est un magnétoscope (43) et le support d'informations une vidéo-cassette. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de lecture (1) et le support d'informations sont constitués respectivement d'un lecteur vidéo-disque et des disques associes. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de visualisation (15) comporte un tube à rayons cathodiques (17). 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de visualisation (15) est un récepteur de télévision (41). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les informations supplémentaires (113) sont placées dans des périodes aller du balayage horizontal se trouvant dans l'intervalle de suppression trame. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les informations supplémentaires (113) sont du type "numérique". 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'ordinateur (21) est un mini-ordinateur (45) du type dit "familial". 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mini-ordinateur (45) comporte un crayon électronique (25).