Brevet FR2648931A1 — publié le 19901228

La présente invention concerne un dispositif d'enregistrement/ restitution du son utilisant comme support d'enregistrement la mémoire d'un ordinateur, miniordinateur ou d'un microordinateur personnel. On trouve déjà dans le commerce des cartes électroniques s'insérant dans ces machines, raccordées au bus de ces machines, au moyen duquel ils échangent, avec l'unité centrale et la mémoire, les données codant le son. Les inconvénients de ce montage résident dans le fait que chaque ordinateur, miniordinateur, oumicroordinateur personnel a son propre standard de format de carte et de spécification de bus; ceci nécessite donc de développer autant de cartes différentes que de types de machine sur lesquelles on désire se raccorder. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter cet inconvénient. En effet il est composé d'un montage électronique qui se raccorde, non pas sur le bus de l'ordinateur souhaité, mais sur une prise d'interface externe, comme l'interface pa allèle habituellement utilisée pour raccorder une imprimante, ou l'interface série. Ces prises sont présentes sur la plupart des machines du marché: elles permettent donc à notre montage d'être universellement utilisable sur toute machine sans développement spécifique. Nous allons décrire notre dispositif dans le cas d'un interface parallele, puis dans le cas d'une interface série. Le standard d'interface parallèle d'imprimante le plus usité est le standard dit "Centronics", et pour la facilité de l'explication nous nous référerons à ce standard dans la suite del'exposé, mais il est bien évident que notre dispositif peut se raccorder à tout autre type d'interface parallèle. Le schema d'une telle carte assurant la restitution du son est donné en figure 1. Le schema d'une telle carte assurant l'enregistrement du son est donné en figure 2. Le schema d'une telle carte assurant la restjtution du son au travers d'un processeur de traitement de signal effectuant une fonction d'expansion est donné en figure 3. Le schema d'un système intégrant une enceinte acoustique, un hautparleur, un amplificateur, une carte comme décrit ci-dessus et une alimentation est donné en figure 4. Le schema de la figure 5 montre un montage permettant de se raccorder à la sortie série d'un ordinateur. Sur le schema de la figure 1 est figuré l'interface 101 de raccordement à la prise "Centronics"; on y reconnait le groupe 102 de 8 fils de données DATA 1 à DATA 8, le signal 104 DSTB qui les valide par une transition 1 vers 0, le signal 105 BUSY, qui signale à l'ordinateur, par un état bas, que la carte externe est prête à recevoir de nouvelles données,- le signal 106 ACK qui signale par une transition I vers 0 puis 0 vers 1 que la carte externe est prête à recevoir de nouvelles données, et enfin le signal 103 SLCT IN. Les données, groupées par octet, chaque octet codant un échantillon temporel du son, arrivent sur 102 et sont dirigées vers l'entrée d'une FIFO 107, et d'un jeu de bascules 113. Elles sont prises en compte par la FIFO 107 sur une transition 1 vers 0 de 104, et prises en compte par les bascules 113 sur une transition l vers 0 de 103. La FIFO accumule ainsi les échantillons de son et assure un rôle de tampon entre des données qui arrivent de façon non périodique depuis l'interface 101, et des données qui doivent être fournies de façon périodique à la suite du montage. La FIFO génère un signal "FIFO pleine" qui est envoyé comme signal 105 BUSY vers l'interface 11Centronics". Ce signal est complémenté et combiné en ET avec le signal 104 DSTB. La sortie de cette porte commande un monostable 119. Ce montage permet donc de générer une impulsion 1 vers 0 puis 0 vers 1 sur le fil 106 ACK de l'interface "Centronics" à chaque remontée du signal DSTB si le signal "FIFO pleine" n'est pas actif, et à chaque fois que le signal "FIFO pleine" redevient inactif. Les données sont extraites de la FIFO au rythme d'un oscillateur 108 dont la sortie est combinée avec le signal 110 "FIFO vide" pour élaborer une horloge de lecture de la FIFO tant qu'elle n'est pas vide. Au rythme de cette horloge, les données apparaissent sur l'interface de sortie 112 de la FIFO et commandent un convertisseur digital-analogique 115. Ce convertisseur génère un signal analogique en sortie, qui traverse un filtre interpolateur classique. A la sortie de ce filtre interpolateur, le signal analogique traverse un amplificateur à gain numériquement programmable et sort en 117 pour aller vers un transducteur électroacoustique. La valeur du gain est fournie par la sortie de 7 des 8 bascules 113. Le logiciel de l'ordinateur qui fournit des données à ce montage est très simple et suit le pseudo-code suivant: Faire tant qu'il y a des sons à emettre Prendre l'échantillon du son à émettre dans la mémoire et l'afficher sur les fils 102 Mettre le niveau du fil 104 à 0 puis à 1 Faire tant que le signal 105 BUSY à 1 Attendre Si il y a modifier le gain de l'amplificateur de la carte Afficher la valeur du gain sur les fils 102 Mettre le niveau du fil 103 à 0 puis à 1 La figure 2 montre un schema, utilisable avec certains interfaces "Centronics" qui sont bi-directionnels et permettent ainsi de faire acquérir par l'ordinateur des données échantillonnant un son, pour le mémoriser. Le signal analogique 201 traverse un amplificateur 202, un filtre anti-repliement 203 et est numérisé par le circuit 204 de conversion analogique-numerique. L'horloge 205 donne la fréquence d'échantillonnage en lançant les cycles de conversion du convertisseur 204, et en donnant les ordres de prise en compte des informations 213 issues de 204, par une FIFO 206. Cette FIFO a pour rôle de tamponner les données issues de façon périodique du convertisseur, et leur lecture par l'ordinateur au travers de l'interface "Centronics" 211, qui ne sera pas forcément effectuée de façon périodique. La sortie 214 de la FIFO traverse une couche de portes à 3 états 207 avant d'aller se raccorder au bus 208 DATA 1 à DATA 8 de l'interface "Centronics". Ces portes à 3 états permettent de faire cohabiter sur le même bus 208, les données 214 issues du circuit d'enregistrement qui vient d'être décrit, avec les données issues de l'ordinateur au travers de l'interface "Centronics" à destination du circuit de restitution. La commande de la porte 3 états est une combinaison entre le signal 210 DSTB issu de l'interface Centronics et le signal 120 issu de l'une des 8 bascules 113. Le mécanisme de fonctionnement de la circuiterie est le suivant: au travers d'un bit des bascules 113, l'ordinateur positionne le dispositif en restitution de son ou en émission. Quand il est en restitution de son, les portes 3 états 207 restent en haute impédance; quand il est en enregistrement de son, et que 210 DSTB est à 0, les portes 3 états recopient sur 208 les signaux de 214. La remontée à 1 de DSTB, remet les portes 3 états en haute impédance, et provoque une demande d'affichage des données suivantes auprès de-la FIFO. Le signal "FIFO vide" est transmis sur le fil 209 BUSY de l'interface "Centronics Le logiciel qui acquiert des données depuis ce montage est très simple et suit le pseudo-code suivant: Positionner le bit de commande "enregistrement/restitution" sur "enregistrement" à la sortie 208. Positionner le signal 103 SLCT IN à 0 puis à 1, pour provoquer la prise en compte de 208 par les bascules 113. Positionner l'interface "Centronics" en mode entrée. Faire tant que l'on veut acquérir du son Mettre le niveau du fil 210 DSTB à 0 Acquérir la valeur de l'échantillon sur le port raccordé aux fils 208 et la sauver en mémoire Mettre le niveau du fil 210 DSTB à 1 Faire tant que le signal 105 BUSY à 1 Attendre I1 est entendu que ce dispositif permet aussi l'enregistrement ou la restitution de toute autre grandeur analogique, à caractère vibratoire ou non. Dans le cas où la grandeur à enregistrer/restituer est un son musical ou de la parole, il est aussi possible, en prfitant des propriétés statistiques de ce son, d'intercaler, dans les 2 montages précédents de restitution (resp. enregistrement) un processeur de traitement de signal qui assurera l'expansion (resp. compression) de l'information -raitée diminuant ainsi la quantité d'information Itécessaire à la mémorisation du signal, pour une valeur fixée du rapport signal/bruit généré par le codage. Par exemple il peut etre implanté un algorithme de compression CCITT G722. L'objet de l'invention n'étant pas de traiter de cet algorithme nous n'en dirons pas plus. Le schema de la figure 3, montre l'insertion du processeur de traitement de signal 302 entre les données 301 issues de la FIFO et le convertisseur digital-analogique. Nous ne détaillerons pas les parties communes à la figure 1, mais en montrerons les différences; ainsi les données 301 issues de la FIFO sont dirigées vers le port d'entrée du processeur de traitement de signal 302, le port de sortie du processeur de traitement de signal est raccordé au convertisseur numérique-analogique 303. L'oscillateur 304 délivre 2 rythmes de fréquence différentes; le signal 305 rythme la vitesse d'acquisition, par le processeur de traitement de signal, des données compressées contenues dans la FIFO, le signal 306 rythme la vitesse de restitution, par le processeur de traitement de signal, des données numériques décompressées, qui constituent les échantillons numériques du son à restituer. Le processeur de traitement de signal peut aussi s'intercaler dans la chaine d'enregistrement entre la sortie du codeur 204 et l'entrée de la FIFO 206. I1 est aussi possible de réaliser la FIFO, au moyen d'un tampon circulaire, géré par logiciel dans le processeur de traitement de signal Le montage décrit sur la figure 5 permet de raccorder notre dispositif à une interface de transmission série. Le dispositif est raccordé par une interface 504 de type V24 à l'ordinateur. Les données sont reçues par un boitier 503 de type USART. Ce boitier reçoit des données sur le fil 501 Rxd. Le boitier USART 503 parallèlise ces signaux. Quand'8 bits ont eté reçus, ils sont présentés sur les fils 505, à destination de la FIFO 506, et des bascules de contrôle de gain 510 et le signal 511 données reçues" est généré par 1'USART. Ce signal est combiné avec le signal "Erreur de parité" au travers de la porte 514 et avec le complément du signal "Erreur de parité" au travers de la porte 515 . Quand "Erreur de paris est inactif cette combinaison génère le signal de prise en compte des données dans la FIFO. Quand "Erreur de parité" est actif cette combinaison génère le signal de prise en compte des données dans les bascules de contrôle de gain. Ainsi l'ordinateur en provoquant, ou non, une erreur de parité dirigera les données vers la FIFO, ou les bascules. Le signal "Données reçues" provoque aussi la génération d'une impulsion, par le monostable 512; cette impulsion est retournée vers l'USART 503, pour l'informer de la prise en compte des données par le dispositif. Le signal 508 "FIFO pleine" est envoyé sur le fil "Pret à émettre" de l'interface V24: quand la FIFO est pleine, le signal "Prêt à émettre" passe a "non prêt" et bloque ainsi 1 'émission de données depuis l'ordinateur. La réalisation concrète des schemas évoqués dans les figures 1 2, 3 et 5 peut mettre en oeuvre les composants ci-après; il est à noter que cette liste n'est pas limitative, et que des composants d'autres marques, d'autres technologies et d'autres types peuvent être utilisés. Pour les circuits 107 et 206 , le circuit intégré IDT 7203 peut être utilisé.Pour le circuit 113, le circuit intégré Texas LS 374 peut être utilisé. La combinaison des circuits 118, 119, ainsi que le circuit 512 peuvent être réalisés par un circuit intégré texas LS 123. Pour les circuits 109, 215, 514, 515 le circuit intégré Texas LS 00 peut être utilisé. Les circuits oscillateurs 108, 205, 304, peuvent être classiquement réalisés à l'aide d'inverseurs LS04 rebouclés et de quartz. Pour les circuits 207, le circuit intégré Texas LS 244 peut être utilisé. Pour le circuit 302, le circuit intégré Texas TITIS 320 C10, accompagné d'une REPROM contenant le code programme et d'une . . . RAM peut être utilisé. Le type des circuits 115, 116, 114, 202, 203, 204 dépendent de la dynamique et de la fréquence maximale du phénomène analogique que l'on désire enregistrer/restituer. Une autre configuration de l'invention, comme le montre la figure 4, concerne la possibilité de placer la carte d'enregistrement/restitution de parole 404 dans un coffret 401 qui comprendra également un amplificateur de puissance 403, une alimentation secteur 402 pour la carte et l'amplificateur de puissance et un (ou plusieurs) transducteurs électroacoustiques(s) 405; le coffret, muni d'une poignée 406 fait office d'enceinte acoustique. Cette utilisation est particulièrement pratique car elle intègre dans un coffret aisément portatif toute la fonction sonore, directement connectable à tout ordinateur pourvu d'une interface externe parallèle, ou série, au moyen de la prise 407. L'alimentation de la carte d'enregistrement/restitution et de l'amplificateur peut aussi être assurée par une batterie de piles ou d'accumulateurs. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où l'on souhaite accompagner le déroulement d'un logiciel d'ordinateur par un commentaire sonore, parole, musique, bruitage. Il peut être particulièrement utilisé pour des applications publicitaires et d'enseignement assisté par ordinateur. REVENDICATIONS 1 Dispositif permettant d'enregistrer et de restituer une tension analogique et particuliérement des formes d'onde sonore, caractérisé par le fait qu'il utilise un ordinateur comme mémoire, auquel il est connecté par une interface externe, qu'il comprend une FIFO, qui agit en tampon entre les accès asynchrones de l'ordinateur et les accès synchrones du circuit d'enregistrement/restitution, une logique de gestion du protocole de validation/acquittement pour l'échange des données avec l'ordinateur, et des moyens de conversion analogique-numérique ou numérique-analogique. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il utilise un ordinateur comme mémoire, auquel il est connecté par une interface parallèle de type "Centronics". 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il utilise un ordinateur comme mémoire, auquel il est connecté par une interface série de type V24. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la commande de configuration en enregistrement ou en restitution, et que la commande de gain de l'amplificateur est envoyée par l'ordinateur, au travers de l'interface externe et pris en compte par des bascules situées dans le dispositif. 5 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un processeur de traitement de signal est intercalé dans la chaine d'enregistrement ou de restitution, assurant une compression des informations lors de l'enregistrement, et une décompression lors de la restitution, diminuant ainsi la capacité de stockage nécessaire de l'ordinateur. 6 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comprend, dans un même coffret portatif, le dispositif d'enregistrement et restitution connectable, un amplificateur de puissance, un ou plusieurs haut-parleur(s), une alimentation secteur, sur pile, ou batterie, le coffret faisant office d'enceinte acoustique.