Brevet FR2604578A1 — publié le 19880401

La présente invention concerne les dispositifs de mixage, modulation, distribution de signaux. Le "Clavier Photosensible", objet d'une précédente invention (N de publication: 2 316 802), constituait une table de mixage à N canaux, dont les niveau de sortie des signaux traités étaient asservis à l'éclairement de N photocapteurs respectifs, associés un à un à ces canaux. Son inconvénient majeur était de nécessiter, à tout changement de l'ambiance lumineuse, un réajustement des polarisations de ses t étages modulateurs d'amplitude, afin de ramener à zére les niveaux des r. signaux de sortie pour les nouvelles conditions ambiantes. De dispositif, objet de la présente invention, élimine l'inconvénient susmentio@né. Il comporte un ensemble de N modules, chacur comprenant essentiellement : un modulateur d'am@litude à gain commandé par les variations de l'éclairement d'un capteur associé à ce module, et un circuit de commande et de polarisation au dit modulateur, Chaque module est affecté à l'un des signaux que l'on veut moduler, distribuer ou mélanger, et comporte un moyen autonome permettant d'établir à volonté, automatiquement et instantanément, la correspondance entre une valeur programmée (pouvant être égale à zéro) de l'amplification du signal traité et une valeur instantanée, saisie à un instant t, de la variable lumineuse excitant le dit capteur associé.On peut ainsi obtenir, pour chaque module, le calage automatioue de son point de fonctionnement (réglable à volonté) en coincidence avec l'éclairement anbiant. Ce calage est obtenu par le simple actionnement d'un contact déclenché soit manuellement, au niveau du module, soit électriquement, par une impulsion délivrée par d'autres circuits. Le dispositif comportant r modules fonctionnant simultanément, il suffit donc, pour obtenir automatiquement et simultanément le calage des N modu- lateurs sur leur point de repos respectif, d'envoyer la dite impulsion simultanément sur les F modules.La répartition énergétique de l'éclairement parmi les N photocapteurs peut etre absolument quelconque: après cette impulsion de "calage d'ensemble", cette rérartition devisent l'ambiance de repos rence, pour laquelle les r modulateurs sont polarisés selon les points de repos préétablis précités; l'asservissement (qui se poursuit) de chacun des modulateurs au photocapteur associé se fait donc autour de ce point de repos préréglé et de l'éclairement de réfo-rence tel que saisi par le capteur à l'instant t.On a donc la possibilité, avec le dispositif, de déclencher un ajustement automatique et simultané, sur N niveaux détermines à volonté ( leur asservissement à l'é- clairement se poursuivant), des N signaux que l'on désire mélanger, moduler ou distribuer. Le dispositif autorise, en outre, l'utilisation de toutes espèces de capteurs, permettant ainsi le traitement de r signaux par le truchement de toute grandeur physique capable d'exciter ces capteurs. Chacun des N modules comportant, outre la commande individuelle d'initialisation précitée (dite:"calage", voir ciavant), un moyen, dit:"décalage individuel", permettant ae faire varier à volonté le gain du modulateur autour de sa valeur initiale ou programmée, une table de mixage conçue d'après le dispositif permet la programmation, pour une ambiance lumineuse donnée, des dosages respectifs de N signaux, ces dosages étant ensuite remodelables à volonté, et la programmation annulable à tout moment. De plus, l'utilisation de touches sensitives ( à effleurement) confère aux commandes dites "Calage progressif" et "Décalage" , décrites plus loin, une grande maniabilité.De dispositif comporte aussi un "Décalage d'ensemble" permettant d'opérer une translation continue,positive ou négative, simultanee, des polarisations déterminant les gains des N modulateurs. es propriétés précitées sont très utiles aux techniciens du son et aux musiciens. Le dispositif peut également etre utilise pour piloter des éclairages de scène comportant ? yro- jecteurs. Dans une autre optique, entraînant une application diffé- rente,telle que: calculateur analogique , robot télémani- pulateur , dispositif de simulation, le dispositif permet de référencer simultanément : valeurs, correspondant à E points d'analyse d'un phénomène saisi à un instant donné à N grandeurs analogiques ou états logiques choisis; ce qui permet de produire des configurations complexes, en temps réel, dlur. organe manipulateur, par exemple. Enfin, une intégration des circuits constituant les fonctions, rassemblées, de "Calage, Décalage, Programmation", ou de la totalité du module (45) défini plus lbin, est envisageable. Le dispositif, objet de l'invention, comprend: (FIG.1) - N unités (N= pluralité) (45) de traitement de signaux, que dans la suite du présent texte, pour la clarté de l'exposé, nous désignerons par le terme: "module(s)". - une unité (46) dite de "commande d'ensemble", comportant les commandes (28),(29),(30), lesquelles agissent simultané- ment sur la totalité des modules. - N sources de signaux (1), dont la nature ( microphones, capteurs...), au choix de l'utilisateur, est définie par l'application demandée, sont connectées chacune respectivement à l'entrée (47) de chacun des modules. La grandeur physique la plus intéressante à priori étant la lumière, nous supposerons dans ce qui suit, à titre non limitatif, que ces sources (1) de signaux a(t) sont des photocapteurs. Les N modules sont agencés selon la configuration habituelle d'uc clavier ou d'un pupitre de mixage. l'agencement des capteurs (1) peut être différent. Venant de l'extérieur du dispositif, chacun des N signaux b(t) à traiter, de forme et de provenance quelconques, est injecté à l'entrée respective (31) de chacun des modules. Le principe de fonctionnement d'un module (45) est le suivant: un modulateur(9'), agissant sur l'amplification du signalb(t) injecté à l'entrée (31), reçoit sur l'entrée(32) commandant son gain un signal de commande variable, fonction à la fois de a(t) et d'une composante continue délivrée par un circuit programmable de polarisation automatique; le rôle du dit circuit étant d'établir à volonté et automatiquement une coincidence entre une polarisation fixe programmée de (9) et une valeur donnée, définie à un instant t, du signal a(t) représentatif de l'éclairement (ou de toute autre variable). Le modulateur (9) pouvant revêtir de nombreuses formes, nous supposerons, à des fins explicatives, que la caractéristique de ce modulateur est telle que lorsque le signal de commande V5 est nul, son gain , et donc le signal u(t) sont nuls également. Analyse détaillée du fonctionnement du module (45),FIG.1: Un amplificateur à gain réglable (2) permet d'accepter, en tant aue variable modulante a(t), des signaux de provenances diverses. Une première adaptation du dispositif à la dynamique d'amplitude du signal délivré par le capteur (1) est réalisée par un circuit de C.A.G. (3) dont le taux, réglable à volonté par la commande (24), détermine la profondeur de modulation. Cette régulation par C.A.G. peut tre mise horscircuit par (15), afin de réaliser certains effets: dans ce cas, le gains de (E) est ajustable soit individuellement,sur le module, par la commande (26), soit sur l'ensemble des N modules, par la commande (30).Le commutateur (18), qui dé- termine e0 = o, permet d'éliminer à volonté le signal a(t) issu du capteur, pour le cas où l'on désirerait n'utiliser que les propriétés de la table de mixage à zéro automatique et mémoire programmable. Dans le cas habituel, où l'on module respectivement N signaux b(t)par r signaux a(t) produits par un phénomène extérieur,à répartition énergétique modulée dans un espace dépendant de l'agencement des capteurs), le signal a(t),après amplification par (2), est appliqué à l'une des entrées d'un amplificateur de différence (4), l'au- tre entrée de (4) étant portée an potentiel de référence eM par la sortie de l'échantillonneur-bloqueur à intégrateur (5) Un interrupteur à M.O.S. (6), dont la fermeture est déclenchée soit par l'actionnement de la commande de "Calage Individuel" (27),soit par celui du "Calage d'Ensemble" (29), soit encore par une impulsion injectée à la borne (3), permet de déterminer, à un instant tl et pour un très court laps de temps, le bouclage sortie-entrée de (4) à travers (5) et éventuellement, selon la position de (21),aussi à travers l'additionneur (7),qui introduit une tension de décalage dont le roule sera expliqué plus loin. Supposons d'abord le commutateur (21) en position (22): à l'instant tl de 12 fermeture de la boucle ( par l'actionne- ment de (27), par exemple), la contre-réaction amène V1 , en sortie de (4), au voisinage de zéro Volt, tandis que e, tend vers e0 , Immédiatement après l'impulsion de commande, la boucle est rouverte, et cette tension eM ,mémorisée par (5) reste présente sur l'une des entrées de (4) en tant que tension de référence déterminant V1 = zéro Volt pour l'éclai- rement ayant produit le signal eO. V1 reste nulle tant que la tension e0 reste fixe.Si une variation d'éclairement se produit, déterminant e1 = eO ne, cette tension V1 , qui n'est autre que la composante, modulée par a(t) , du signal commandant le gain du modulateur (9), sera proportionnelle à la variation tue, et son niveau "zéro" correspondra à l'éclairement du capteur (1) à l'instant tl , dont la gran deur représentative sera mémorisée par (5), consécutivement à l'actionnement de (27),La dite commande (27) peut être ma térialisée par une touche à effleurement. Chaque module comporte, en outre, un moyen (6' ) permettant un "Calage" progressif, l'actionnement ou l'attouchement de la commande (27') déterminant, à l'instar de (27), la ferme ture par j6') de la boucle d'initialisation : à cette diffé rence près que (6') introduit une constante de temps, re glable par (27'), permettant de régler à volonté le vitesse d'acquisition de l'échantillonneur-bloqueur (5).Ceci permet d'amener progressivement V1 , et donc le niveau du signal u(t) en sortie du module à une valeur limite programmée par (25) , dont la fonction sera précisée ci-après, ou éventuelle ment, d'arrêter cette progression sur une valeur intermédiai re telle que, par exemple, (21) étant en position (22), V1 soit différente de zéro à la fin de l'attouchement de (27'). Un additionneur (7) permet d'ajouter à V1 une composante continue V2 délivrée par la source de polarisation (1E), la polarité et le niveau de V2 étant réglables à volonté par la manoeuvre de (25), qui constitue la commande dite: de "Décalage Individuel". la tension de décalage Vê est susceptible d'être, selon la position du commutateur (21), soit placée à l'extérieur de la boucle de contre-réaction, soit incluse dans celle-ci.Dans ce dernier cas (position (23) "décalage annulable" ),la fermeture de la boucle par laman- oeuvre de "calage" détermine automatiquement V3 = zéro Volt, quelle que soit la valeur de V2 Dans l'autre cas: position (22), dite:"programmation", la manoeuvre de "Calage", qu'elle soit effectuée par (27),(27') ou (E9), entralne automatiquement V = V2 : le décalage introduit par la commande (25) est donc aintenu. a commande (25) permet donc de programmer individuellement le gain initial du modulateur (5) et par conséquent le niveau du signal de sortie u(t) obtenu conse- cutivement à l'actionnement des commandes (27), (27') ou(29), le dit niveau se trouvant alors référencé à un éclairement donné de (1). Ainsi, si l'on considère l'ensemble ces modules (*5), chacun des dits modules étant pourvu de ses propres moyens de réglage et de programmation, une impulsion de lg commande (29) dite:"Calage d'Ensemble", déterminera automa tiauement, par rapport à une répartition donnée quelconque de l'énergie lumineuse sur les 5 capteurs, toutes les configura tions voulues des signaux u(t)des N modules; ou, en d'autres termes, l'impulsion de (29) permettra d'obtenir automatiquement un dosage programmé des dits signaux u(t),leurs ampli tudes respectives se retrouvant alors référencées à la répar tition énergétique de l'éclairement sur les capteurs qui leur correspondent, cette répartition, saisie à un instant tl, devenant ainsi la nouvelle "anbiance de référence" par le fait de l'actionnement, à cet instant tl, de la commande (29). La programmation de chaque module reste modifiable et annulable , indépendamment des autres, A tout instant, par les manoeuvres conjuguées de (21), (25) et (27). Nous avons vu, par ailleurs, que le décalage individuel était annulé automatiquement par l'actionnement de (27), (27') ou (29) lorsque le commutateur (21) dtait en position (23). L'actionnement de la seule commande (25) dite : "décalage individuel" permet, tout en conservant la précédente pro grammation au module, de modifier manuellement le gain du modulateur (9) et ainsi, de relever ou d'abaisser le niveau initial du signal u(t), toujours par rapport à l'éclairement actuel ( c-à-d: à l'instant considéré) du photocapteur: (25) est donc équivalente à la commande de niveau d-e l'un des ca- naux d'une table de mixage conventionnelle. La différence, dans la présente invention, consiste en ce qu'à cette comman- de manuelle de niveau peuvent être superposés à volonté ( choix effectué par (18)) les effets (taux de modulation ré glable par (26)ou(30)) de la modulation lumineuse: les effets "luminique" et "manuel" s additionnent.D'autre part, nous avons vu que le moyen (18) permettait d'"aveugler" à volontÉ tel ou tel module an cours de fonctionnement. Le module (45) peut être réalisé en circuit intégré monoli thique; il en est de même pour le seul circuit de calage/dé calage (53), dont la FIG.6 schématise une version intégrée. le signal V3 est encore susceptible d'etre modifie par lladdition, par le sommateur (8), d'une composante continue supplémentaire V4, injectée à la borne (35) depuis l'exté- rieur du module, et dont il sera fait mention plus loin. C'est le signal V5 résultant de cette dernière addition qui constitue, en définitive, le signal commandant le gain du modulateur (9). Le signal présent à la borne (36) dite: "sortie séparée" est donc de la forme: u(t)=[V2+V4+[a(t)-e@@]b(t) I1 est alors soit extrait directement de cette borne (36) aux fins de distribution, soit dirigé vers le mélangeur (10), si l'on opère le mixage des N signaux u(t). Pour augmenter la maniabilité des commandes (25), (27') et (E7), celles-ci sont constituées par des touches à effleurement, leur lisibilit étant assurée par des barreaux de diodes électroluminescentes. La FIG.5 schématise le principe de fonctionnement de ces touches: la tension de décalage VE est ici déterminée par la position du doigt de l'opérateur selon une direction X le long du palpeur (a5), qui établit un con- tact électrique entre une électrode commune collectrice et l'une des plaques parmi une série de plaoues disposées en ligne, imbriquées dans l'électrode commune et portes à des potentiels étagés en progression continue.Grâce à une mé-- moire analogique symbolisez ici par le condensateur C, le potentiel "choisi" est maintenu jusqu'à l'attouchement suivant. Une visualisation du décalage est donnée par les D.E.L. précitées. la commande (27) peut être, quant à elle, un simple interrupteur fugitif à effleurement. Selon 11 application envisagées différents types de modulateurs (9) peuvent être utilises Par exemple, si l'utilisati on implique l'existence d'un seuil, c'est-à-dire une extinc tion pure et simple du signal u(t) à partir d'un seuil déter- miné de a(t) ( par exemple, au-dessous d'un certain niveau dleclairement ), on utilisera, pour (9), un circuit de type: "multiplieur à deux quadrants", constitué par exemple par un modulateur à T.E.C. et ampli opérationnel, qui convient à une table de mixage commandée par des variations déclaire- ment.Pour d'autres applications, telles que: vidéo, modula tion "en anneau", calculateurs, (9) sera un circuit du type "multiplieur à quatre quadrants", éventuellement précédé d'un étage détecteur à polarités commutables suivant les ni veaux de commande appliqués aux M.O.S. commutateurs (49), (50), (51). (FIG.2) Chaque module peut comporter, en outre, un dispositif commutable (FI.'5) permettant d'inverser à volonté le signal e0 ce qui permet d'obtenir, pour une variation de sens donné de a(t), soit une variation positive, soit une variation né- gative du gain du modulateur (9). L'étage modulateur (o) peut encore être constitué par deux multiplieurs à deux quadrants (9') et (9") (FIG.4), le gain de (9') étant command par ( V3+V4'), celui de (9") par (-V3+V4"); (8') et (8") étant des sommateurs, (32) un inver seur analogique de gain unité les bornes (48) des modules permettent, soit l'utilisation directe de Vs pour commander des modulateurs parallèles, soit la gestion des différentes valeurs prises par V5 par un appareillage extérieur, aux fins, par exemple, de composi tion musicale ou électroacoustique assistée par ordinateur. Dans le même ordre d'idées, la borne (34) permet de comman der le "calage" depuis l'extérieur: sortie d'ordinateur, etc. La table de mixage équipée de N modules comporte, de plus, les commandes dites: "d'ensemble" ,lesquelles agissent simul tanément sur les N modules. Elles comprennent: - la commande (29) déterminant par l'intermédiaire de PI (PI= source délivrant l'impulsion de commande) le calage si- multané des Nmodules, dit:"Calage d'ensemble". Cette commande (29)injecte une même imPUlsiOn sur les bornes (43) des N modules, les amenant ainsi simultanément sur la polarisa tion programmée de leur étage modulateur. On obtient ainsi, comme il a été expliqué précédemment, un dosage préréglé de N signaux u(t). - La commande (28), dite: "Décalage d'ensemble", qui déter mine une même translation simultanée, positive ou négative, des polarisations des r modulateurs. le moyen de décalage d'ensemble consite en l'injection, aux bornes (35) des N modules, d'un même signal continu de polarisation V . La po sition "zèro" est de préférence repérable, conséquemment au fait que le décalage d'enser.ble s'ajoute algébriquement aux décalages programmés individuellement sur les modules. Selon la réalisation illustrée par la FIG.4 du dispositif, dont les modules comportent chacun deux modulateurs "à deux quadrants" (9') et (9"), et un inverseur (52), la commende de décalage d'ensemble est subdivisée en (28') et (28" affectant respectivement r groupes de modulateurs (9') et N groupes de modulateurs (9"). - Enfin , la commande (30) permet de régler simultanément le gain des N amplificateurs (2). Selon une autre réalisation du dispositif, utilisable en tant que calculatrice analogique, N multiplieurs reçoivent sur leurs deux entrées les grandeurs V et V'5 extraites à @ la borne (48) de deux modules (45) dont les étages (9) sont inutilisés: (FIG.7). Cette disposition permet de référencer le gain initial d'un modulateur (9E) par rapport à ur. niveau donné de l'un quelconque des deux signaux d'entrée a1(t) et a2(t), (9E) étant un multiplieur à quatre auadrants. Le dispositif, objet de l'invention, permet de réaliser des consoles de traitement de signaux cumulant les propriétés d'une table de mixage programmable et les riches possibilités de la modulation lumineuse ( ou par d'autres variables ). I1 peut donc servir de base à la réalisation de tables de mixa ge remplaçant avantageusement, dans les studios, celles utilisées traditionnellement. Recevant des signaux musicaux, il permet de nouveaux modes d'expression musicale. Pilotant des projecteurs, il peut être utilisé pour produire des effets spéciaux: éclairage scénique, modulation lumineuse induite par les mouvements des acteurs. Dans le domaine cybernèti- zue, il peut être utilise dans des systèmes calculateurs en temps réel, conditionnés par des phénomènes extérieurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif ae traitement de signaux,constitué par une pluralité (soit N cette pluralité) de modules (45) identi- ques, chacun de ces modules, comportant un modulateur d'amplitude (9) dont le gain est commandé par l'éclairement d'un photocapteur (1) qui lui est associé, permettant de traiter un signal distinct, et l'association de ces r modules permettant le mixage, le modulation et la distribution de signaux à l'image d'un phénomène lumineux dont on module la rétartition énergétique sur N photocapteurs (1) correspondants, agencés à cet effet selon un clavier ou un puritre de mixage;; caractérisé en ce qu'il comporte une commande (29) dont l'actionnement permet d'établir à volonté, automatiquement et simultanement sur les N modules, la coincidence , observable sur chacun des dits modules, de l'éclairement, mesuré un instant t déterminé par le dit actionner::rnt, de son photocapteur (1) et d'une valeur prédéterminée ou programmée du gain de son modulateur (9), l'asservissement du gain de (9) à l'éclairement variable de (1) se poursuivant dès lors, consécutivement à l'actionnement de (29), en conservant cette cofncidence prcitée entre la valeur programmée du gain du modulateur (9) et un éclairement de (1) identique à celui qui était présent à l'instant t. 2. Dispositif selon le revendication 1; caractérisé en ce que chacun des modules comporte un moyen individuel dont l'actionnement par le commande (27j permet d'établir à volontê, automatiquement et indépendamment des autres modules, la coincidence d'une valeur programmée du gain de son modulateur (9) et d'un éclairement donné de son photocapteur, tel que saisi à un instant t détermine par l'actionnement de la dite commande (27). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes; caractérise par le fait que chacun des modules (.5) comporte un circuit de polarisation réglable par l'actionnement de la commande (a5), dite: "décalage", qui permet de modifier à volonté la valeur programmée ou initialement existante du gain du modulateur (9) coïncidant avec un niveau donne du signal modulant a(t) délivré par le capteur(l). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes; caractérisé en ce que les circuits permettant de provoquer automatiquement par l'actionnement de (27) la coincidence précitée, ou, par la commande (25), d'en opérer le décalage, comportent: - un étage amplificateur de différence (4) - un échantillonneur-bloqueur (5) - un additionneur (7) - une source de polarisation (12) réglable par (25) - un commutateur (6) réalisant à volonté -le bouclage de (4) à travers (5) et aussi éventuellement à travers (7); - un commutateur (21) permettant , à volonté, d'inclure dans, ou d'exclure de la boucle l'étage additionneur (7). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes; caractérisé par le fait que chacun des modules comporte une entre (47) accessible par l'utilisateur, permettant d'y connecter, en lieu et place du photocapteur (1), tout autre type de capteur, toute autre source de signaux. 6. Dispositif sel on l'une quelconaue des revendications proeédentes; caractérisé par le fait que la commande (E5) permettant d'effectuer le décalage est matérialisée par une touche ou palpeur à effleurement, l'amplitude de ce décalage étant fonction de la position du toucher de l'opérateur. 7. Dispositif selon l'une auelconque des revendications précédentes; caractérisé en ce que chacun des modules (45) comporte un organe de coznutation (18) permettant de transformer à volonté le dit module en simple élément de mixage à mémoire. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes; caractéris@ par le fait qu'il comporte une commande (28) , dite de "décalage d'ensemble", qui permet d'effectuer simultanément sur les N modules, à volonté, une même translation continue, positive ou négative, de la polarisation déterminant le gain de leur modulateur respectif. 9.. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes; caractérisé en ce qu'il comporte une commande (30) permettant, à volonté, d'effectuer le réglage, simultanément sur tout ou partie des N modules, du gain de chacun des amplificateurs (E) respectifs. 10. Dispositif selon l'une quelconoue des revendications précédentes; caractérisé par le fait que chante module comprend un étage (2) amplificateur de la variable a(t) à commande automatique de gain (3) commutable, le taux de la dite C.A.G. étant réglable à volonté par la commande (24) accessible par l'opérateur. 11. Dispositif selon lune quelconque des revendications précédentes; caractérisé par le fait que chaque module (45) comporte un moyen de commutation (21) permettant, à volonté, d'in clure dans, ou d'exclure de la boucle de contre réaction fermée par (6) ou (6') et comprenant (4) et (5), la grandeur de décalage V2 introduite par l'étage additionneur (7).