Brevet FR2550646A1 — publié le 19850215

La présente invention concerne généralement des systèmes de traitement de signaux audio-fréquence, et elle se rapporte plus particulièrement à des agencements de compensation de défauts pour de tels systèmes. Dans des systèmes audio comme des systèmes de transmission, des systèmes d'enregistrement et de reproduction et analogues, employant des ondes porteuses qui sont modulées en fréquence selon des signaux audio, un bruit impulsionnel transitoire sur bande large d'une 10 nature statistique peut être introduit dans la porteuse. De plus, il peut y avoir un défaut partiel ou total des porteuses (qui sera appelé chute de la porteuse), avec pour résultat que les signaux audio, restitués de porteuses soumises aux défauts ci-dessus, sont dégradés 15 de façon correspondante. Dans des systèmes o des ondes porteuses, modulées selon une information audio, sont restituées par un élément transducteur, pendant la restitution ou lecture d'un support d'information, des cas de chutes de la porteuse et de bruits impulsionnels peuvent se produire par exemple du fait d'imperfections soit dans le support d'enregistrement, dans l'élément transducteur ou dans la relation coopérative entre le support d'enregistrement et l'élément transducteur. Pour la facilité de l'illustration, la présente in25 vention sera décrite en se référant à un système d'enregistrement et de restitution de vidéodisque, d'un type décrit dans le brevet U S N 3 842 194 à Clemens. Dans le brevet de Clemens est révélé un système dans lequel une information enregistrée apparaît sous forme de 30 variations géométriques au fond d'un sillon en spirale à la surface d'un substrat formant disque couvert d'un revêtement conducteur, avec une couche diélectrique recouvrant le revêtement conducteur Une aiguille de lecture est supportée par un bras de lecture monté dans une enceinte 35 qui est entraînée radialement par rapport à une platine en rotation sur laquelle est reçu le disque L'aiguille porte 2550646 ' une électrode qui coopère avec les revêtements du disque pour former une capacité qui varie, tandis que le disque tourne, selon les variations géométriques du fond du sillon qui passent en dessous de l'électrode Un circuit approprié couplé à l'électrode transforme les variations capacitives en variations de signaux électriques représentatives de l'information enregistrée. Dans une forme souhaitée du système de Clemens cidessus, qui est expliquée dans le brevet U S N 3 911 476 10 à Keizer, une première porteuse modulée en fréquence selon l'information d'image, apparaît sous forme d'alternances successives de profondeurs au fond du sillon entre des profondeurs maximum et minimum, et elle est avantageusement accompagnée, pour une reproduction monophonique du son, 15 d'une information du son comprenant une seconde porteuse (à une fréquence considérablement plus basse que la porteuse de l'information d'image), modulée en fréquence selon des signaux audio et apparaissant sous forme d'une modulation de la durée des impulsions par cycle des 20 alternances de profondeurs. Comme cela est expliqué en plus de détail dans le brevet U S N 3 969 756 à Palmer, si l'on souhaite accompagner l'information d'image de canaux multiples d'information du son (par exemple un accompagnement sonore 25 stéréophonique; une piste du son bilingue et autres), la tentative de modulation de la durée des impulsions par cycle décrite ci-dessus peut être adaptée pour obtenir l'accompagnement sonore sur plusieurs canaux que l'on souhaite Avec chaque signal audio à enregistrer, en 30 modulant la fréquence d'une porteuse du son respectivement différente sur une plage de déviation de basses fréquences respectivement différente, la durée des impulsions par cycle de la porteuse d'information d'image est modifiée selon la somme des porteuses du son respectives. Selon une application des principes de la présente invention o l'on prévoit deux canaux du son pour obtenir un accompagnement sonore stéréophonique, les choix des fréquences centrales des porteuses sonores sont de 715,909 K Hz et de 904,720 K Hz, et le choix de la plage de déviation est de + 50 K Hz autour de chaque fréquence centrale. A titre d'exemple, un tourne-disque de vidéodisques du type ci-dessus décrit, comprend des démodulateurs FM respectifs avec des étages appropriés de filtrage d'entrée pour restituer respectivement les signaux audiofréquences 10 et vidéo-fréquence des porteuses obtenues par le tournedisque Cependant, un problème pouvant se produire (à moins qu'il ne soit compensé) dans le son reproduit, est la reproduction intermittente à intervalles statistiques de perturbations sous la forme de sons de "crac" et "pan" remplaçant l'information appropriée du son, et qui peuvent être associés à des chutes de la porteuse et à des bruits impulsionnels Tandis que ces défauts ne détruisent pas l'information audio dans sa totalité, ils peuvent être une source d'ennui considérable pour l'auditeur. Une analyse du problème a révélé qu'une variété de causes différentes pouvait conduire à la production, dans le tourne-vidéodisque ci-dessus, de différents défauts audio ennuyeux Certaines des causes peuvent être associées à des défauts du disque lui-même D'autres causes peuvent 25 être associées aux conditions rencontrées dans une restitution particulière d'un disque donné (par exemple l'aiguille rencontre des débris de diverses formes dans diverses régions du sillon du disque) D'autres causes (comme des rayures, des marques de coups et autres) peuvent 30 être associées à l'abus d'utilisation du disque qui est restitué Sans détailler plus amplement les causes des défauts audio, il est clair qu'il y a des myriades de causes de types différents, ce qui fait que le problème ne peut pas du tout être prédit, et varie d'un disque à l'autre, d'une restitution à l'autre, d'une région du sillon à une autre, et autres. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un canal de traitement de signaux audio est révélé o un signal audio, qui est dérivé par un démodulateur d'un enregistrement d'une porteuse modulée en fréquence sujet à une restitution ou lecture, est appliqué à un dispositif d'utilisation à travers un amplificateur d'accompagnement ou de suite et de maintien pouvant fonctionner en mode de 10 "suite" ou "accompagnement" ou en mode de "maintien" Des moyens séparés de détection sont prévus pour détecter la chute de la porteuse et un bruit impulsionnel sur bande large respectivement Les sorties individuelles des moyens de détection servent à déclencher des multivibrateurs monostables respectifs qui font partie d'un circuit pour produire une impulsion de commande, en réponse aux signaux de sortie des moyens de détection, afin de commuter l'amplificateur de suite et de maintien entre les modes respectifs La durée, dans le temps, de l'impulsion de 20 commande est choisie de façon que l'amplification soit maintenueen mode de maintien jusqu'à ce que le défaut transitoire à la borne d'entrée de l'amplification ait disparu. Dans une modification de l'agencement ci- dessus, 25 selon un autre mode de réalisation de l'invention, si l'on souhaite une reproduction du son autre que monophonique, des canaux séparés de traitement de signaux audio semblables au canal ci-dessus décrit peuvent être prévus pour chaque porteuse du son respective. Avantageusement, dans un mode de réalisation de la présente invention 'à plusieurs canaux avec une source commune pour les porteuses du son (c'està-dire signal multiplexé), les défauts dans l'une des porteuses seront probablement reproduits dans les autres, et une implusion 35 de commande développée dans ce canal de traitement audio peut être employée pour commander la commutation des amplificateurs de suite ou d'accompagnement et de maintien dans chaque autre canal de traitement audio Par conséquent, les moyens de détection de défauts et le moyen de production de l'impulsion de commande doivent être prévus pour un seul canal de traitement audio. Selon un autre aspect de l'invention, des circuits de filtrage passe-bas sont prévus dans chaque canal de traitement audio pour produire une désaccentuation des signauxdes composantes à haute fréquence des signaux audio, d'une façon complémentaire à leur pré-accentuation et pour produire de plus une réduction du bruit appliqué à l'amplificateur de suite ou d'accompagnement et de maintien Plus particulièrement, pour obtenir les deux résultats souhaités ci-dessus en économisant les éléments, 15 la fonction de désaccentuation est accomplie en utiliaant deux filtres passe-bas séparés Un premier filtre passe-bas est couplé entre la sortie du démodulateur et l'entrée de l'amplificateur, tandis qu'un second filtre passe-bas relie la sortie de l'amplificateur aux circuits d'utilisation 20 de signaux audio La réponse totale des premier et second filtres passe-bas produit la désaccentuation requise des signaux traités dans le canal et cette courbe est avantageusement plate sur la largeur de bande des signaux audio Il est important que le premier filtre passe-bas soit 25 pourvu d'une bande passante plus étroite que la largeur du signal de sortie du démodulateur, ce qui produit une réduction du bruit transmis à l'entrée de l'amplificateur d'accompagnement de suite et de maintien, avec une probabilité amoindrie de façon concomitante du maintien, 30 par l'amplificateur, d'un signal de bruit. 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 35 schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 illustre, partiellement schématiquement et partiellement sous forme de bloc, un tourne-vidéodisque o est incorporé un système de compensation de défauts selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 illustre graphiquement-des bandes de fréquences pouvant être associées à diverses composantes de signaux dans le dispositif de la figure 1. Dans le tourne-vidéodisque de la figure 1, un signal d'entrée des circuits de traitement de signaux du tourne'10 disque est produit à la borne D par des circuits lecteurs 11 de vidéodisque Le système de lecture de vidéodisque peut être du type capacitif précédemment décrit, et la structure et l'agencement de circuit du dispositif lecteur de vidéodisque peuvent généralement être tels que décrits 15 dans le brevet de Palmer cidessus mentionné On suppose que le format d'enregistrement du disque à lire est tel que l'information restituée apparaisse à la borne D sous forme d'un train d'impulsions ayant une fréquence de récurrence élevée qui varie selon l'amplitude d'un signal vidéo couleur enregistré, et ayant une durée des impulsions par cycle qui varie cycliquement autour d'une valeur de 0,5 à un certain nombre de fréquences (considérablement plus basses que la fréquence de récurrence du train d'impulsions), variant respectivement selon l'amplitude 25 des signaux audio enregistrés. Un pré-amplificateur 13 sur bande large produit une version amplifiée du train d'impulsions dont la durée des impulsions par cycle est modulée, pour application aux entrées de quatre filtres pass-bande 15, 17, 19 et 21 Le 30 filtre 15 a une bande relativement large comprenant la plage de déviation de la porteuse d'image à haute fréquence (fp), ainsi que ses régions de bandes latérales adjacentes requises, et il laisse sélectivement passer la porteuse d'image du signal enregistré à l'exclusion relative de ses 35 composantes de porteuse du son (la bande du filtre 15 peut par exemple s'étendre de 1,3 M Hz à 9,3 M Hz) La sortie du filtre 15 passe par un limiteur 23 (servant à éliminer les variations non souhaitées d'amplitude de la porteuse) vers un démodulateur 24. Le système de la figure 1 est illustré, à titre d'exemple, pour un système de reproduction de son stéréopho5 nique comprenant deux canaux de traitement audio 25 et 26. Il sera apparent à ceux qui sont compétents en la matière que pour des systèmes de reproduction de son monophonique, le canal 25 peut être éliminé Inversement, s'il faut plus de deux canaux, des canaux supplémentaires, semblables au 10 canal 25, peuvent être ajoutés au système Bien entendu, dans certaines applications il peut être nécessaire d'étudier un système de reproduction du son à plusieurs canaux, o les moyens de détection de chute du signal et de bruit impulsionnel sont reproduits pour chaque canal 15 individuel Cependant, comme on l'a indiqué ci-dessus, on a trouvé que cela représentait souvent une répétition inutile de circuits, car pour la plupart des applications o l'on utilise des porteuses du son dans des buts de reproduction audio sur plusieurs canaux, les accidents 20 de chute de la porteuse et de bruits impulsionnels sont communs à tous les canaux, et par conséquent seul un moyen de détection pour chaque sorte de défaut est nécessaire. En se référant de nouveau à la figure 1, les canaux et 26 sont respectivement illustrés comme comprenant les 25 filtres passe-bande 17 et 21 qui ont des bandes passantes relativement étroites correspondant à la plage de déviation des porteuses du son à basse fréquence Le filtre passebande 17 a une bande passante centrée autour de la fréquence centrale de la porteuse du son supérieure à fs de 904, 720 K Hz, et qui est suffisamment plus large que la plage de déviation de la porteuse du son supérieure (c'est-à-dire s'étendant sur + 80 K Hz autour de fs), pour assurer le passage de toutes les composantes sur bandes latérales de premier ordre et de second ordre de la porteuse 35 supérieure modulée du son Le filtre passe-bande 21 a une bande passante centrée autour de la fréquence centrale de la porteuse du son inférieure f's de 715, 909 K Hz, et qui est suffisamment plus large que l'étendue de déviation de la porteuse inférieure (s'étendant par exemple sur 80 K Hz autour de f's), pour assurer le passage de toutes les composantes sur bandes latérales de premier ordre et de second ordre de la porteuse du son modulée inférieure. Les sorties des filtres passe-bande 17 et 21 sont respectivement appliquées au limiteur 27, et à travers un amplificateur 29, à un limiteur 31 (les deux limiteurs 27, 10 31 servant à éliminer les variations non souhaitées de l'amplitude des composantes de porteuses du son respectives modulées en fréquence) Les sorties des limiteurs 31 et 27 sont, à leur tour, respectivement appliquées à des démodulteurs de modulation de fréquence 35 et 37 La raison de l'amplificateur et du contrôle du gain du signal de sortie du filtre passe-bande 21 est que le canal 26 est celui o les chutes de la porteuse doivent être détectées Ce point sera rendu plus claire ultérieurement dans la description. Dans les canaux de traitement de signaux audio 25, 26, 20 les démodulateurs 35 et 37 produisent à leurs bornes de sortie respectives V, W, des signaux correspondant aux signaux audio respectivement enregistrés Les sorties respectives passent par des filtres passe-bas respectifs 39, 41 (servant à désaccentuer le signal audio et à réduire le bruit de source d'une façon qui-sera subséquemment décrite), vers des amplificateurs respectifs 43, 45 de suite ou accompagnement et de maintien. Les amplificateurs 43 et 45 sont des circuits du type ayant un mode "suite" ou d"'accompagnement" et un mode de 30 "maintien", dans lesquels, si le circuit individuel est dans son mode de suite ou d'accompagnement, il produit un signal de sortie qui suit (idéalement) exactement le signal d'entrée, ou qui lui est proportionnel, et quand le circuit est dans son mode de maintien, il maintient le 35 signal de sortie constant (idéalement) à la valeur qu'il avait au moment o le circuit avait été commandé par une impulsion de commande pour passer de son mode de suite ou d'accompagnement à son mode de maintien (la production de 2550646 6 l'impulsion de commande sera subséquemment décrite en détail). Les signaux de sortie des amplificateurs respectifs 43 et passent par des filtres passe-bas respectifs 47 et 49 (servant, avec les filtres passebas 39, 41, à désaccentuer les signaux audio), vers des dispositifs respectifs d'utilisation de signaux audio 51, 53, de types connus, pour permettre l'utilisation des signaux audio restitués afin de produire un son. On notera que, comme les porteuses du son f et f's 10 sont traitées à travers les démodulateurs respectifs, les signaux apparaissant à la sortie des démodulateurs sont sujets a un certain retard de l'ordre de quelques microsecondes Ainsi, au moment o les défauts détectés apparaissent à la sortie des démodulateurs respectifs, l'impulsion 15 de commande à déjà commuté les amplificateurs de suite ou d'accompagnement et de maintien vers leur mode de maintien. En exploitant ce retard intrinsèque dans les démodulateurs, on ne voit aucun phénomène transitoire dans les signaux de sortie audio des amplificateurs. Jusqu'à maintenant, la description du dispositif selon l'invention a concerné le fonctionnement du tourne-disque dans des conditions normales Il est maintenant temps de considérer un autre mode de fonctionnement, approprié à la compensation effective ou au masquage de défauts audio La reconnaissance de la présence d'un défaut de signal, demandant une modification du mode de fonctionnement des canaux de traitement audio est la fonction du circuit 55 de détection de défauts. Selon les principes de détection de défauts de l'invention, le circuit 55 de détection comprend un détecteur de bruit impulsionnel sur large bande qui comporte un filtre passe-bande 19 (pourvu par exemple d'une bande passante centrée sur une fréquence centrale fn et s'étendant sur + 80 K Hz autour de cette fréquence centrale), couplé au 35 signal de sortie du pré-amplificateur 13 Le filtre 19 a la même bande passante etidéaleient, il est dérivé du même prototype passe-bas que les filtres 17 et 21, ainsi l'enveloppe de sa courbe de réponse est identique à celle des filtres 17 et 21 Le filtre 19 doit occuper une région du spectre qui est relativement libre de composantes de porteuses modulées, et avantageusement o il n'y a pas d'autre énergie de signal, par exemple fn = 500 K Hz Par ailleurs, la fréquence centrale du filtre 19 doit être aussi proche que possible de celles des filtres 17 et 21, de façon que l'énergie des impulsions de bruit dans les 10 bandes soit à peu près égale La relation entre la bande passante du filtre 19 et les bandes passantes des filtres 17 et 21 est graphiquement illustrée sur la figure 2. Le signal de sortie du filtre passe-Bande 19 est amplifié dans l'amplificateur 56 dont la sortie est couplée 15 à la masse à travers un potentiomètre 57 en série avec un condensateur 59 Le curseur 61 du potentiomètre 57 est couplé à un multivibrateur monostable redéclenchable (monostable de bruit impulsionnel) 63 dont le cycle est égal à l'inverse de la plus basse fréquence pouvant sortir 20 du filtre 19 La sortie du filtre 19 est amplifiée et son gain est contrôlé de façon que les niveaux d'oscillations multiples comparables au niveau de la composante porteuse du son standard dépassant un seuil prédéterminé puissent déclencher le multivibrateur 63 de bruit impulsionnel Par 25 conséquent, la sortie du multivibrateur 63 produite à la borne X correspond à un niveau logique " 1 ", à chaque fois que les oscillations multiples du filtre passe-bande du bruit impulsionnel dépassent le seuil prédéterminé. En ce qui concerne le moyen de détection de chute de 30 porteuse, le signal de sortie du filtre passe-bande 21 est amplifié dans l'amplificateur 29 et son gain est contrôlé dans le potentiomètre 33, ainsi la sortie produite au curseur est une certaine fraction présélectionnée du niveau normal du signal, laquelle fraction présélectionnée peut 35 déclencher un multivibrateur monostable redéclenchable 67 (monostable de chute) Le multivibrateur 67 a un cycle égal à l'inverse de la plus basse fréquence pouvant sortir du filtre 21 du fait de signaux normaux Par conséquent, la sortie du multivibrateur 67 correspond à un niveau logique "O" à chaque fois que le signal de sortie du filtre passebande de la porteuse se trouve en dessous de la fraction présélectionnée du niveau du signal normal et correspond autrement à un niveau logique " 1 " Inversement, une sortie inverse (Q) du multivibrateur 67, produite à la borne Y, 10 correspond à un niveau logique " 1 " à chaque fois que le signal de sortie du filtre passe-bande se trouve en dessous de la fraction présélectionnée du niveau de signal normal et correspond autrement à un niveau logique " 1 ". La sortie du 4 multivibrateur monostable de bruit impulsionnel et la sortie inversée du multivibrateur monostable de chute de signal sont respectivement appliquées à deux bornes d'entrée d'une première porte NOR 69 dont la sortie correspond normalement à un niveau logique " 1 " quand aucun signal n'est présent aux bornes X ou Y A chaque fois que le signal présent à l'une des bornes X ou Y correspond à un niveau logique " 1 ", la sortie de la porte 69 passe à "zéro". La sortie de la porte 69 est à son tour appliquée à un inverseur 71 et à un multivibrateur monostable redéclenchable (monostable élargisseur) 73 ayant une durée prédéterminée. 25 Les sorties de l'inverseur 71 et du multivibrateur 73 sont respectivement appliquées à deux bornes d'entrée d'une seconde porte NOR 75 L'inverseur 71, le multivibrateur 73 et la seconde porte 75 servent d'élargisseur des impulsions pour prolonger la durée de l'impulsion produite à la sortie 30 de la première porte 69, et assurer que le phénomène transitoire dû au défaut détecté à l'entrée de l'amplificateur d'accompagnement ou de suite et de maintien a suffisamment diminué avant de ramener l'amplificateur à un mode de fonctionnement d'accompagnement. La sortie de la porte 75, appliquée aux entrées respectives de commande S des amplificateurs 43 et 45 de suite ou d'accompagnement et de maintien, correspond normalement à un niveau logique " 1 " qui maintient les amplificateurs en mode d'accompagnement ou de suite A chaque fois qu'une 5 impulsion de défaut est détectée, la sortie de la porte 75 passe à "zéro", et les amplificateurs passent à leur mode de maintien pendant la durée de l'impulsion de commande. Il est maintenant approprié de se tourner vers la fonction du moyen de désaccentuation employé dans le mode de réalisation de l'invention qui est illustré sur la figure 1. La fonction du premier filtre passe-bas est de réduire autant que possible le bruit de source tout en étirant aussi peu que possible la réponse transitoire à des défauts Par ailleurs, la réponse totale des premier et second filtres 15 passe-bas doit contenir la désaccentuation requise pour le canal de traitement audio, mais par ailleurs doit être plate sur la largeur de bande souhaitée. Si le premier filtre passe-bas a une bande trop large, le temps d'élargissement de l'impulsion de commande nécessaire 20 pour masquer les transitoires de défauts peut être très court, ce qui provoque une perte minimum de l'information audio. Cependant, le niveau du bruit de source à l'entrée de suite ou d'accompagnement et de maintien peut être suffisamment élevé pour que cet amplificateur maintienne la valeur d'une impulsion de bruit statistique plutôt que la dernière valeur souhaitée du signal Par ailleurs, si le premier filtre passe-bas a une bande trop étroite, le maintien de bruits impulsionnels statistiques est diminué mais le temps d'élargissement de l'impulsion de commande nécessaire pour 30 masquer les transitoires de défauts devra être rallongé, ce qui augmentera la perte de l'information audio Par conséquent, il faut atteindre un compromis entre la quantité de filtrage pour la réduction du bruit et le temps d'élargissement requis pour masquer les transitoires de défauts 35 résultants. 2550646 1 Dans une utilisation avec les canaux du son du tournevidéodisque capacitif ci-dessus mentionné, on a trouvé qu'une durée d'une impulsion de commande de 28,us et qu'un filtre passe-bas avant amplificateur de suite et de maintien de 5 17 K Hz à trois pôles étaient appropriés pour produire un bruit de source réduit et masquer des transitoires de défauts. 2550646 1 ' R E V E N D I C A T I 0 N REVENDICATION Tourne disque du type comprenant un dispositif de lecture pour restituer d'un disque une porteuse soumise à une modulation selon une information de signal de modulation pré-accentuée; un filtre passe-bande de signal connecté audit dispositif de lecture pour laisser passer le signal de porteuse modulé; un moyen sensible à la sortie de signal du filtre passebande pour identifier des écarts de l'amplitude du signal de sortie par rapport à une gamme d'amplitudes donnée; un moyen pour produire 10 une impulsion d'indication de défaut en réponse à la sortie du moyen d'identification d'écart; un moyen pour produire une impulsion de commande en réponse à la production de ladite impulsion d'indication de défaut; un moyen de détection de modulation sensible à la sortie du signal du filtre passe-bande pour produire une sortie de signal correspondant sensiblement à la formation de signal de modulation; un moyen de production de signaux; caractérisé par un moyen ( 43) pour appliquer audit moyen de production de signaux ( 51) un signalsujet à des variations en réponse 20 aux variations du signal à la sortie dudit moyen de détection de modulation de fréquence dans un premier état, et pour fournir, audit moyen de production de signaux, un signal constant lorsque dans un second état de commutation, ledit signal constant de sortie correspondant sensiblement 25 au signal fourni par le moyen d'application de signaux immédiatement avant la commutation du premier état de commutation au second état; un moyen ( 64) sensible à la production de ladite impulsion de commande pour commander l'état de commutation dudit moyen de commutation; un premier 30 filtre passe-bas ( 39); un moyen(V) pour relier la sortie dudit moyen de détection de modulation de fréquence par ledit premier filtre passe-bas à une borne d'entrée dudit moyen d'application de signaux; et un second filtre passe-bas ( 47) relié à la sortie dudit moyen d'application de signaux; et en ce que les premier et second filtres passe-bas, en cascade, présentent une caractéristique de réponse en fréquence totale permettant une désaccentuation de l'information du signal de modulation de manière sensiblement complémentaire à la préaccentuation de celle-ci.