Brevet FR2774848A1 — publié le 19990813

La présente invention concerne un dispositif qui permet d'obtenir une nouvelle série d'effets lumineux dans une console de jeux de lumière. Traditionnellement, les effets lumineux que produit une console de jeux de lumière se divisent en deux fonctions principales: la fonction modulateur de lumière et la fonction chenillard. Dans sa forme la plus simple, le modulateur de lumière possède un canal. Dans ce cas, la lampe ou le groupe de lampes branché sur ce canal s'allume et s'éteint en fonction du niveau du signal musical. Dans une forme plus élaborée, le modulateur de lumière possède plusieurs canaux. Traditionnellement, les canaux se différencient en attribuant à chacun une bande de fréquences du spectre sonore, par exemple, pour un modulateur de lumière à quatre canaux: un canal pour les fréquences graves, un canal pour les fréquences du bas médium, un canal pour les fréquences du haut médium et un canal pour les fréquences aiguës. Sur chaque canal, la lampe ou le groupe de lampes s'allume et s'éteint en fonction du niveau du signal musical dans la bande de fréquences affectée à ce canal. Quant à la fonction chenillard, elle consiste à faire défiler un motif lumineux sur un groupe de canaux. Le chenillard peut fonctionner indépendamment du signal musical ou être commandé par le signal musical. Généralement, le signal musical agit sur la cadence de défilement du chenillard, mais il peut agir aussi sur d'autres paramètres. L'invention concerne une dispositif qui crée une troisième fonction dans une console de jeux de lumière. Ce nouveau mode de fonctionnement est appelé, pour des raisons qui apparaîtront dans sa description, "mode écho". A chaque instant, en fonction des aléas du signal musical, l'effet visuel produit par le "mode écho" s'apparente plutôt à celui produit par un modulateur de lumière traditionnel ou plutôt à celui produit par un chenillard dont le motif serait constamment changeant, mais globalement, l'effet produit est totalement nouveau. Le "mode écho" apparaît comme une fonction supplémentaire qui n'élimine pas les fonctions traditionnelles, mais qui peut les compléter. L'utilisateur pourra éventuellement disposer d'une commande qui lui permettra de choisir entre le modulateur de lumière traditionnel à plusieurs bandes de fréquences, le chenillard et le "mode écho". Le "mode écho" peut s'appliquer à un nombre quelconque N de canaux. Pour faciliter la description, nous supposerons que la console de jeux de lumière possède 4 canaux sur lesquels s'appliquera le "mode écho". La généralisation à un nombre N de canaux est évidente. Le dispositif selon l'invention se présente comme un bloc fonctionnel complémentaire qui se connecte sur la sortie d'un modulateur de lumière à un canal, où ladite sortie délivre un signal de commande de faible puissance qui pilote des lampes par l'intermédiaire d'un bloc de puissance. Nous supposons pour faciliter la description que le signal de sortie du modulateur est un signal binaire. Typiquement, les lampes sont éteintes ou faiblement allumées lorsque le signal de sortie du modulateur est à 0 et fortement allumées lorsque le signal de sortie du modulateur est à 1. Le dispositif selon l'invention comporte donc d'une part une entrée binaire Ve qui se connecte sur la sortie d'un modulateur de lumière à un canal et d'autre part 4 sorties binaires Vsl, Vs2, Vs3 et Vs4. Chaque sortie binaire est un signal de commande de faible puissance qui pilote une ou plusieurs lampes par l'intermédiaire d'un bloc de puissance. Vsl est la sortie du premier canal, Vs2 la sortie du deuxième canal, Vs3 la sortie du troisième canal et Vs4 la sortie du quatrième canal. Le signal Vsl est une simple copie du signal d'entrée Ve. Autrement dit, si l'on représente le signal d'entrée Ve comme une fonction du temps t, soit Ve(t), alors Vsl(t) = Ve(t). Le signal Vs2 est une copie du signal Vsl retardée d'un délai At. On a donc Vs2(t) = Vsl(t At). De même, le signal Vs3 est une copie du signal Vs2 retardée d'un délai At. On a donc Vs3(t) = Vs2(t-At). Et le signal Vs4 est une copie du signal Vs3 retardée d'un délai At. On a donc Vs4(t) = Vs3 (t - At) . On en déduit que Vs2(t) = Ve (t - At) Vs3(t) = Ve(t - 2 At) et Vs4(t) = Ve(t - 3 At). L'existence des copies retardées dans le temps d'un même signal justifie l'appellation "mode écho". A titre indicatif, le délai At peut se situer entre 10 millisecondes et 1 seconde. Les meilleurs effets sont obtenus avec des délais de l'ordre de 100 millisecondes à 200 millisecondes. A titre optionnel, le délai At pourra être réglable par l'utilisateur. Lorsqu'un effet de défilement apparaît, le défilement est d'autant plus rapide que le délai At est petit. Dans un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention (figure 1), les délais At sont réalisés par des lignes à retard (1), (2) et (3). Dans un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention (figure 2), les délais At sont réalisés par logiciel dans un microprocesseur ou autre dispositif de traitement numérique. Le microprocesseur possède donc une entrée binaire Ve et quatre sorties binaires Vsl, Vs2, Vs3 et Vs4. Par souci de clarté, nous distinguons l'entrée Ve et les quatre sorties Vsl à Vs4, mais puisque que le signal de sortie Vsl est une copie du signal d'entrée Ve, dans la pratique, si le signal Ve provient de l'extérieur, on pourra se contenter de trois sorties Vs2, Vs3 et Vs4 et prélever Vsl directement sur le signal Ve. Par contre, si le signal Ve est engendré par le microprocesseur, comme décrit ciaprès selon une variante du deuxième mode de réalisation, ce microprocesseur a bien quatre sorties Vsl, Vs2, Vs3 et Vs4, tandis que le signal Ve est un signal interne au microprocesseur. Nous allons maintenant décrire une manière de réaliser les lignes à retard dans le logiciel (figure 3). Une zone de mémoire vive du microprocesseur est réservée au stockage du signal Ve et organisée sous la forme d'un buffer circulaire de m emplacements mémoire capables de stocker chacun un bit (0 ou 1). Le signal d'entrée Ve est échantillonné à des instants espacés par une durée te. Le rythme d'échantillonnage donné par la durée te doit être suffisant pour que les variations du signal Ve soient restituées fidèlement, à une échelle qui est celle d'effets lumineux perçus par des êtres humains. A titre indicatif, une durée te de 10 millisecondes, soit une fréquence d'échantillonnage de 100 échantillons par seconde, donne de bons résultats. Pour obtenir une restitution parfaite, il peut être avantageux de synchroniser les instants d'échantillonnage sur les passages par zéro de la tension du secteur. Dans les pays où la fréquence du réseau est de 50 Hz, on choisira te = 10 millisecondes, et dans les pays où la fréquence du réseau est de 60 Hz, on choisira te = 8,333 millisecondes. Le buffer circulaire est géré par 4 pointeurs: un pointeur d'entrée pe et 3 pointeurs de sortie ps2, ps3 et ps4. A chaque instant d'échantillonnage, la valeur courante du signal Ve est stockée à l'adresse donnée par le pointeur d'entrée pe, puis pe est augmenté d'une unité modulo m, c'est-à-dire pointe sur l'emplacement mémoire suivant dans le buffer circulaire. Le délai At résulte d'un nombre entier positif k tel que At = kte. A chaque instant, le pointeur de sortie ps2 est égal à pe - k modulo m, le pointeur de sortie ps3 est égal à pe - 2 k modulo m et le pointeur de sortie ps4 est égal à pe - 3 k modulo m. A chaque instant d'échantillonnage, le signal Vsl est recopié à partir du signal Ve (sans passer par le buffer circulaire) , le signal Vs2 est lu dans le buffer circulaire à l'adresse donnée par le pointeur de sortie ps2, le signal Vs3 est lu dans le buffer circulaire à l'adresse donnée par le pointeur de sortie ps3 et le signal Vs4 est lu dans le buffer circulaire à l'adresse donnée par le pointeur de sortie ps4. Le buffer circulaire doit être suffisamment grand pour le délai At. En effet on doit avoir: m > 3 k, et donc m > 3 At / te (dans le cas de N canaux, m > (N-i) t/te). L'utilisateur pourra modifier le délai At en modifiant le nombre k, soit à l'aide d'un système de menus avec afficheur et boutons poussoirs, soit à l'aide d'un potentiomètre monté en diviseur de tension qui délivre une tension continue proportionnelle à la position du bouton de réglage, tension que le microprocesseur lit par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique / numérique. Selon une variante du deuxième mode de réalisation, les traitements associés au modulateur de lumière à un canal dont la sortie alimente le dispositif selon l'invention sont déjà effectués dans un microprocesseur ou autre dispositif de traitement numérique. Le microprocesseur possède donc déjà une sortie pour ce modulateur de lumière à un canal, que nous pouvons appeler Vsl. Dans ce cas, le dispositif selon l'invention sera réalisé en ajoutant trois sorties supplémentaires Vs2, Vs3 et Vs4 au microprocesseur, et en ajoutant au logiciel de traitement du modulateur de lumière à un canal le logiciel qui crée les délais At en gérant une zone de mémoire vive sous forme de buffer circulaire comme nous l'avons décrit. Le signal Ve étant engendré à l'intérieur du microprocesseur, le dispositif ne comporte pas d'entrée Ve accessible extérieurement (mais il comporte bien une sortie Vsl qui est une copie de ce signal interne Ve). Selon une variante du premier ou du deuxième mode de réalisation, les délais entre les différentes sorties peuvent ne pas être tous identiques: le délai entre Vsl et Vs2 est At2, soit Vs2(t) = Vsl(t- At2), le délai entre Vs2 et Vs3 est At3, soit Vs3(t) = Vs2(t-At3), et le délai entre Vs3 et Vs4 est At4, soit Vs4(t) = Vs3(t-At4), où At2, At3 et At4 sont a priori quelconques (il n'y a pas de délai Atl). On a donc Vs2(t) = Ve(t-At2), Vs3(t) = Ve(t- (At2+At3)) et Vs4(t) = Ve(t- (At2+At3+At4)), et pour les pointeurs du buffer circulaire: ps2 = pe - k2 modulo m, ps3 = pe - (k2+k3) modulo m et ps4 = pe - (k2+k3+k4) modulo m où k2, k3 et k4 sont des nombres entiers positifs tels que At2 = k2 te, At3 = k3te et At4 = k4te. Les délais At2, At3 et At4 sont a priori quelconques, mais pour obtenir des effets lumineux intéressants, on ne retiendra que les jeux de valeurs qui obéissent à une loi de progression bien déterminée. Par exemple, si les délais At2, At3 et At4 sont dans une ordre croissant, tout effet de défilement donnera lune impression de ralentissement, tandis que si les délais At2, At3 et At4 sont dans une ordre décroissant, tout effet de défilement donnera une impression d'accélération. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant d'obtenir une nouvelle série d'effets lumineux dans une console de jeux de lumière, caractérisé en ce qu'il comporte une entrée Ve qui se connecte à la sortie d'un modulateur de lumière à 1 canal, ainsi que N canaux numérotés de 1 à N et agencés de telle sorte que la sortie Vsl du canal 1 est une copie du signal d'entrée Ve, soit Vsl(t) = Ve(t), la sortie Vs2 du canal 2 est une copie du signal de sortie du canal 1 retardée d'un délai At, soit Vs2(t) = Vsl(t-At), la sortie Vsn d'un canal intermédiaire quelconque n est une copie du signal de sortie du canal précédent retardée d'un délai At, soit Vsn(t) = Vs(n-l) (t - At), et la sortie du canal N est une copie du signal de sortie du canal N-1 retardée d'un délai At, soit VsN(t) = Vs(N-l) (t-At). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte N-1 lignes à retard qui créent chacune un délai At, la première ligne à retard étant placée entre la sortie Vsl et la sortie Vs2, la nième ligne à retard étant placée entre la sortie Vsn et la sortie Vs(n+1), et la (N-l)ième ligne à retard étant placée entre la sortie Vs(N-1) et la sortie VsN. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un microprocesseur ou autre dispositif de traitement numérique ayant une entrée Ve et N sorties Vsl à VsN, dans lequel les signaux sont échantillonnés à des instants espacés par une durée te, et dans lequel les délais At, égaux à kte où k est une nombre entier positif quelconque, sont réalisés en gérant une zone de mémoire vive sous forme de buffer circulaire de m emplacements mémoire, en effectuant à chaque instant d'échantillonnage les opérations suivantes: stocker la valeur courante du signal Ve à l'adresse donnée par le pointeur d'entrée pe, recopier la valeur du signal Ve sur la sortie Vsl, lire le signal Vs2 à l'adresse donnée par un pointeur de sortie ps2 où ps2 = pe - k modulo m, lire les signaux intermédiaires Vsn à l'adresse donnée par un pointeur de sortie psn où psn = pe - (n-l) k modulo m, lire le signal VsN à l'adresse donnée par un pointeur de sortie psN où psN = pe - (N-l) k modulo m, puis augmenter tous pointeurs d'une unité modulo m. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu'il est réalisé dans un microprocesseur ou autre dispositif de traitement numérique qui effectue les traitements associés à un modulateur de lumière à un ou plusieurs canaux et en ce que la sortie d'un de ces canaux constitue l'entrée du dispositif selon l'invention, ladite entrée n'étant donc pas matérialisée par un signal accessible extérieurement. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4 caractérisé en ce que les instants d'échantillonnage sont synchronisés sur les passages par zéro de la tension du secteur. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les délais entre les différentes sorties peuvent ne pas être tous identiques: la sortie Vsn d'un canal quelconque n est une copie du signal de sortie du canal précédent retardée d'un délai Atn, soit Vsn(t) = Vs(n-l) (t-Atn), où Atn est une valeur qui dépend du canal.