Brevet FR2832831A1 — publié le 20030530

La présente invention concerne un dispositif d'asservissement de systèmes multimédias numériques. Elle s'applique en particulier à l'asservissement de commandes de multimédias numériques, en utilisant un support mécanique rotatif codé. Encore plus particulièrement, la présente invention s'applique à l'asservissement des commandes suivantes : lecture, pause, avance rapide, retour rapide, variation du pitch (vitesse de lecture ou d'enregistrement). Les systèmes multimédias utilisent des supports de type optique, tel que le compact disc ou le minidisc ou un support informatique tel les formats"wave"ou"MP3". Les commandes traditionnelles de ces multimédias numériques sont : potentiomètres, boutons poussoirs, joystick, clavier informatique ou souris. Ces commandes, pour les professionnels du mixage audio, manquent de convivialité comparativement au disque vinyle audio, en particulier pour la variation du pitch. En effet, la variation du pitch pour un disque vinyle, est traditionnellement effectuée à l'aide d'un potentiomètre, ou par action de la main de l'utilisateur sur le disque même. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. A cet effet, la présente invention vise un dispositif d'asservissement de systèmes multimédias numériques, caractérisé en ce qu'il comporte un support mécanique sur lequel sont portées des informations cycliques, un moyen de lecture dudit support mécanique adapté à mettre en mouvement le support mécanique, à lire les informations portées par le support mécanique au cours de son mouvement et à transmettre un signal représentatif des informations portées sur le support mécanique et de la vitesse de mouvement dudit support mécanique, et une interface adaptée à décoder le signal transmis par le moyen de lecture et à mettre en forme un signal numérique de commande d'un système multimédia numérique. Grâce à ces dispositions, l'utilisateur du dispositif, par exemple un professionnel du mixage audio, peut agir directement sur le support mécanique, par exemple pour freiner, arrêter ou accélérer le mouvement du support mécanique et commander le ralentissement, l'arrêt ou l'accélération du fonctionnement du système multimédia numérique. Par exemple, la vitesse de lecture d'un disque compact portant de l'information musicale est asservie à la vitesse de rotation d'un support mécanique en forme de disque vinyle par action manuelle d'un disc-jockey sur le support mécanique, comme si l'information musicale était portée par le support mécanique. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1A représente, schématiquement, le support mécanique et une interface électronique d'un mode de réalisation particulier de l'invention, - les figures 1 B à 1 D représentent des chronogrammes correspondant aux informations portées par le support mécanique illustré en figure 1A, - la figure 2 représente, schématiquement, les circuits de l'interface de la figure 1A correspondant à une détection du sens de rotation du support mécanique, - la figure 3 représente, schématiquement, les circuits de l'interface de la figure 1A correspondant à une détection de recherche rapide, et - les figures 4 et 5 représentent des chronogrammes de signaux circulant dans les modules illustrés en figures 2 et 3. En figure 1A, on observe un support mécanique de forme circulaire appelé, dans la suite de la description,"disque"qui porte des informations cycliques. Dans le mode particulier de réalisation illustré en figure 1A, le support mécanique est un disque vinyle sur lequel sont gravées des informations représentant des signaux périodiques. Le disque est mis en rotation et lu par une platine pour disques vinyle (non représentée) connue de l'homme du métier. La platine met le disque en mouvement de rotation à une vitesse angulaire constante, lorsque l'utilisateur n'agit pas sur le disque, par exemple à une vitesse de 33 tours par minute. La platine comporte une tête de lecture, par exemple à diamant, qui est en contact du disque et des circuits de traitement de signal qui amplifient le signal issu de la tête de lecture et transmettent un signal représentatif des informations portées par le disque et de la vitesse de rotation du disque. On observe aussi sur la figure 1A une interface qui reçoit le signal transmis par la platine et qui décode les informations contenues dans ce signal et met en forme un signal de commande ou de pilotage d'un système multimédia numérique (non représenté), par exemple un ordinateur muni d'un lecteur de compact disques. Les informations gravées sur le disque sont de types" stéréo" : lorsque l'utilisateur n'agit pas sur le disque, sur une voie se trouve un signal sinusoïdal de fréquence F0 et d'amplitude constantes, illustré en figure 1B et sur l'autre voie se trouve un signal sinusoïdal de fréquence FOsr constante, modulé en amplitude par un signal en forme de rampe de fréquence FOr constante et d'amplitude constante illustré en figure 1 C. On observe que, préférentiellement, au moins une des informations cycliques portées par le support mécanique est asymétrique en fonction du passage du temps, c'est-à-dire que l'on ne peut lui superposer sa fonction symétrique par rapport au passage du temps. De cette manière, on peut détecter lorsque le support mécanique est mis en mouvement dans un sens ou dans un autre. L'interface est composée de deux parties principales : 'Le module détection de recherche rapide illustré en figure 3 et 'Le module de détection du sens de rotation illustré en figure 2. On va d'abord décrire le module détection de recherche rapide illustré en figure 3. Le signal sinusoïdal illustré en figure 1A entre dans un correcteur"RIAA"1, suivi d'un premier amplificateur, de tension,"AMPLI 1"2 puis passe dans un premier filtre"FILTRE 1" 3 qui est un filtre passe-haut avec pour fréquence de coupures FI. Le signal alimente un convertisseur"CONVERTISSEUR"4 qui est un convertisseur fréquence/tension. La sortie du convertisseur"CONVERTISSEUR"4 alimente trois parties du circuit illustré en figure 3 : - une commande du pitch comportant un deuxième amplificateur"AMPLI 2"5, qui est un amplificateur de tension à gain unitaire monté en sommateur de telle manière qu'une tension d'offset"Ref 1"est ajoutée au signal issu du convertisseur"CONVERTISSEUR"4. En sortie du deuxième amplificateur"AMPLI 2"se trouve un limiteur de tension"LIMITEUR"6 qui permet de définir la plage de variation du pitch. La sortie du limiteur 6 est reliée à un adaptateur "ADAPTATEUR 1"7 qui conditionne le signal de manière à le substituer à celui fourni par le potentiomètre de commande du pitch du multimédia 23 du système multimédia numérique asservi. Cette adaptation concerne la forme du signal, la polarité, la puissance et l'impédance. Le signal issu de l'adaptateur 7 est ainsi substitué à celui fourni par le potentiomètre de réglage du pitch. - la détection de"Cde 1" : le signal fourni par le convertisseur"CONVERTISSEUR"4 rentre par une liaison parallèle dans un premier comparateur"COMPARATEUR 1"8 qui est un comparateur de tension à fenêtre qui a comme seuils de commutations"Sh"et"SI" ; et dans un deuxième comparateur"COMPARATEUR 2"27 qui est un comparateur qui a pour seuil "SI'". La sortie du deuxième comparateur"COMPARATEUR 2"27 est à un niveau logique haut si le signal d'entrée est supérieur à"SI"et à un niveau logique bas si le signal d'entrée est inférieur à"SI". Le signal de sortie du deuxième comparateur"COMPARATEUR 2"27 et le signal de sortie de l'inverseur"INV 1"9 rentre dans la porte"PORTE 4"26 qui est une porte logique"ET". La sortie de la porte"PORTE 4"26 fournit le signal"Cde 1"10. L'inverseur "INV 1"9 est un inverseur à porte logique qui inverse le signal de sortie du comparateur "COMPARATEUR 1"8. - une commande"lecture/pause" : Le signal fourni par le comparateur"COMPARATEUR 1"8 et le signal"Cde 3"25 entre dans la porte"PORTE 6"24 qui est une porte logique"ET". Le signal"Cde 3"25 est fourni par la sortie de l'inverseur"INV 2"9 (figure 2). Le signal fourni par la porte"PORTE 6"24 et par la porte"PORTE 4"16 rentre dans la porte "PORTE 1"11 qui est une porte logique"OU". Le signal de sortie de la porte"PORTE 1"11 est distribué parallèlement entre l'inverseur"INV 2"12 qui est un inverseur à porte logique et le filtre"FILTRE 3"14 qui est un filtre différenciateur avec une fréquence de coupure F3. La sortie de l'inverseur"INV 2"12 attaque le filtre"FILTRE 2"13 qui est un filtre différenciateur avec une fréquence de coupure F2. Les signaux de sorties des filtres"FILTRE 2"13 et"FILTRE 3" 14 rentrent dans la porte"PORTE 2"19 qui est un circuit logique à diodes remplissant la fonction"OU"ne récupérant que les impulsions positives. Le temporisateur"TEMPO"15 fournit une temporisation à l'allumage réalisé avec un circuit RC. La porte"PORTE 3"20 est une porte logique ET recevant les signaux de sorties de la porte"PORTE 2"19 et du temporisateur"TEMPO"15. L'adaptateur"ADAPTATEUR 2"21 conditionne le signal de manière à le substituer à celui fourni par le bouton poussoir de la commande lecture/pause 17 du système multimédia à asservir. Cette adaptation concerne la forme du signal, la polarité, la puissance et l'impédance. Le signal est ensuite substitué à celui fourni par le bouton poussoir de commande lecture/pause 22 du système multimédia. La porte"PORTE 5"18 est un diviseur de fréquence par deux réalisé avec une bascule D, le temporisateur"TEMPO"15 permet l'initialisation de la porte"PORTE 5" 18 au démarrage. Le signal d'horloge est fourni par la sortie de la porte"PORTE 3"20. La sortie de la porte"PORTE 5"18 entre dans la porte"PORTE 4"16 qui est une porte logique"ET". Le signal"Cde 2"17 est fourni par la sortie du détecteur"DETECTION 3"6 (figure 2) du module de détection du sens de rotation. Dans la suite de la description, on indique comment sont choisies les valeurs caractéristiques de certains composants des circuits illustrés en figure 3, le module détection de recherche rapide : - Calcul de la fréquence de coupure FI de"FILTRE 1"3 : FI est la fréquence de coupure basse égale à 30 % de la fréquence FO : FI = 0,3 x F0 ; - Calibrage du pitch neutre pour FO : Lorsque le support mécanique, ou disque vinyle, est lu avec un pitch neutre, la fréquence du signal sinusoïdal est égale à FO. Cette fréquence doit correspondre également à une lecture du support audio multimédia avec un pitch neutre. Ce calibrage est effectué par le réglage de la valeur de "Ref 1 ". Cette fonction est effectuée par l'amplificateur"AMPLI 1"4. - Calibrage de la plage de variation du pitch : Une fois le calibrage du pitch neutre effectué, les valeurs maximale et minimale de la tension qui va être substituée au potentiomètre de commande du pitch du multimédia doivent être définis. Ces valeurs sont définies expérimentalement par mesure des tensions sur le potentiomètre de commande du pitch du multimédia et définissent les tensions de limitation pour le limiteur "LIMITEUR"5. - Calcul des seuils"Sh"et"SI"du comparateur à fenêtre 8 : Le seuil de basculement haut"Sh"détermine le seuil au delà duquel la recherche rapide est actionnée. Cette valeur est défini expérimentalement de manière à remplir sa fonctionnalité avec la convivialité désirée par l'utilisateur. Cette valeur peut posséder différent calibrages. 1 Le seuil de basculement bas"Sh"détermine le seuil à partir duquel le mode pause est actionnée. Cette valeur est défini expérimentalement de manière à intégrer différent paramètres tel que l'effet"rumble"par exemple. On va maintenant décrire le module de détection du sens de rotation illustré en figure 2 : Le signal sinusoïdal modulé en amplitude par un signal en forme de rampe après un passage dans un correcteur"RIAA"1 attaque un amplificateur"AMPLI"2 qui est un amplificateur de tension puis entre dans un filtre"FILTRE 1"3 qui est un filtre passe-haut avec pour fréquence de coupure FI. L'enveloppe du signal est récupérée par le circuit de détection "DETECTION 1"4 et passe dans le filtre"FILTRE 2"5 qui est un filtre différenciateur de fréquence de coupure"F2". Le filtre "FILTRE 2" 5 fournit des pics de tension, positifs ou négatifs selon le sens de lecture du signal"rampe". Ces pics sont détectés selon leurs signes : négatif par"DETECTION 2"7 et positif par"DETECTION"6. Dans les modules "DETECTION 2"7 et"DETECTION 3"6, un circuit RC applique un effet mémoire aux impulsions de manière à conserver un état logique constant qui puisse être exploité par les circuits logique suivant. Le condensateur C fourni l'effet mémoire entre deux impulsions et la résistance R permet au condensateur C de se décharger en cas d'absence d'impulsions."INV 1" 8 représente un inverseur de signal réalisé avec un amplificateur inverseur à gain unitaire. Les inverseurs"INV 2"9 et"INV 3"10 sont des inverseurs à portes logiques. Les portes"PORTE 1" 12 et"PORTE 2"14 sont des portes logiques"ET". Ces portes logiques"ET"autorisent le mode "avance rapide" ou "retour rapide" en fonction des différents paramètres qui lui sont fournis. Ces paramètres sont : - le signal de commande de recherche rapide"Cde 1"11 fourni par la sortie de"PORTE 4"26 de la FIG 3 - le signe des pics détectés par"FILTRE 2"5. - dans le cas d'un changement de mode de recherche rapide, par exemple pour le passage du mode"avance rapide"au mode"retour rapide", la mise en fonctionnement du nouveau mode de recherche stoppe le fonctionnement de l'ancien. Les filtres"FILTRE 3"13 et"FILTRE 4"14 sont des filtres passe-bas de fréquences de coupure respectives F3 et F4. Ces deux filtres contienne une diode qui autorise la mise à l'état logique bas rapidement alors que la mise à l'état logique haut est retardée par la charge du condensateur du filtre. Le retard généré par ce condensateur évite les conflits de priorité entre les deux modes de recherche lorsqu'on passe successivement de l'un à l'autre. Les modules"ADAPTATEUR 1"16 et"ADAPTATEUR 2"18 conditionnent le signal de manière à le substituer à celui fourni par les boutons poussoirs des commandes"avance rapide"et"retour rapide"du multimédia. Cette adaptation concerne la forme du signal, la polarité, la puissance et l'impédance. Le signal est ensuite substitué à celui fourni par les boutons poussoir"avance rapide"19 et"retour rapide"17. On décrit ci-dessous des calculs de valeurs utilisées dans le module de détection du sens de rotation illustré en figure 2 : - Calcul des fréquences FO, FOr, et FOsr : Les fréquences FO et FOsr font partie de la bande passante du signal audio (20 hz à 20 khz), FO et FOsr vont varier en fréquence selon l'action du pitch. La plage standard de variation du pitch est de + ou-12% ; pour la variation"manuelle"en cas de recherche rapide la variation est supérieure on prendra comme valeur maximum 900%. On choisi FO et FOsr de manière à rester dans la bande passante du signal audio malgré les variations de pitch. La fréquence FOr fournie l'enveloppe de FOsr donc nous avons FOr FOsr, avec la valeur de FOr fonction de FOsr, du nombre de bit du"time code"et du taux de rafraîchissement de l'asservissement désiré. Les valeurs limites de FO en fonctionnement normal sont : FOmin = 0,88 x FO et FOmax = 1,12 x FO. (0,88 et 1,12 correspondent aux variations de + et-12% du pitch) Les valeurs limites de FOsr en fonctionnement normal sont : FOsrmin = 0,88 x FOsr et F0snnax = 9 x FOsr. (0,88 correspond à la lecture en mode normal avec un pitch de-12%, et 9 correspond au 900% de la recherche rapide manuelle) - Calcul de la fréquence de coupure FI de"FILTRE 1" (3) : FI est la fréquence de coupure basse : FI = 0,2 x FOsr - Calcul de la fréquence de coupure F2 : F2 est telle qu'elle permet la détection des pics d'impulsion pour la plus petite valeur de FOsr soit FOsrmin. Soit la valeur de F2 doit être inférieure à FOsrmin : F2 = 0,5 x FOsr. - Calcul de la fréquence de coupure F3 : F3 est telle que le retard appliqué au signal soit de l'ordre de quelques mili-secondes. F3 = 20 hz. On décrit ci-après une mise en oeuvre du dispositif objet de la présente invention avec un système multimédia de type logiciel, c'est-à-dire, un ordinateur, par exemple un PC (pour personal computer ou ordinateur personnel) muni d'un logiciel de création d'édition, de lecture ou de reproduction de supports multimédias. Il y a plusieurs moyens de réaliser la communication avec le logiciel : les informations issues du disque vinyle sont numérisées puis transmis à l'ordinateur via un port de communication (série ou parallèle). Les données une fois recueillies sont traitées par programmation de manière à remplir leur fonctionnalités au sein du logiciel. Selon une variante, les informations issues du disque vinyle sont transmises à l'ordinateur par une entrée de type audio disponible sur une carte d'acquisition audio pour ordinateur. Les données une fois recueillies sont traitées par programmation de manière à remplir leur fonctionnalités au sein du logiciel. On observe que le signal sinusoïdal de fréquence FO et le signal sinusoïdal de fréquence FOsr modulé en amplitude par un signal en forme de rampe de fréquence FOr peuvent être contenus sur la même voie. Le signal ainsi obtenu, illustré en figure 1 a, en fait, Fosr et FO de même valeur et la modulation en amplitude fournie par le signal en forme de rampe ne module pas jusqu'à une valeur nulle du signal sinusoïdal. Le schéma électronique du module de détection du sens de rotation reste le même. Le schéma électronique du module de détection de recherche rapide subit une modification au niveau de l'amplificateur"AMPLI 1"3 (figure 3), cet amplificateur aura son gain augmenté de manière à obtenir une tension écrêtée en sortie fournissant ainsi un signal d'amplitude constante. Le convertisseur fréquence/tension"CONVERTISSEUR"4, figure 3, converti indifféremment les signaux sinusoïdaux ou"carré". Dans ce cas, la deuxième voie se trouve libre peut accueillir un codage correspondant à un"time code". Ce codage est un mot binaire de plusieurs bits qui permet de repérer la position temporelle de chaque moment du disque vinyle. Au tout début du disque le mot binaire ne comportera que des "0" et à la fin que des"1". La durée du disque dépend de la durée et du nombre des mots binaires. A titre d'exemple un mot de 12 bits avec une durée de 0,2 seconde 12 donne une durée totale du disque de : 212 x 0, 2 = 13, 65 min. Ces mot binaires sont comparés en temps réel avec les signaux fournis par l'afficheur LCD du multimédia. Si une différence existe une action est entreprise sur le pitch (pour de petites différences) ou sur une avance ou retour rapide (pour de grandes différences). Lorsque le disque vinyle est lu à l'envers, le sens d'acquisition du mot binaire doit être inversé, la détection de lecture du disque vinyle est faite grâce aux impulsions présentes à la sortie de"FILTRE 2"5, FIG. 2 : des impulsions négatives correspondent au sens de lecture normal et les impulsions positives à la lecture à l'envers. Une lecture à l'envers correspond une action sur le retour rapide du support audio du multimédia ou sur une lecture du signal en arrière du support audio si le multimédia est équipé de cette fonction. Pour la communication les mots binaires fournis par le disque vinyle peuvent utiliser comme signal de synchronisation les impulsions fournies par"FILTRE 2" (5) FIG. 2. DESCRIPTION DES CHRONOGRAMMES Les chronogrammes"A"des FIG. 4 et FIG. 5 proviennent du module de détection du sens de rotation"FIG. 2". Les chronogrammes"B"des FIG. 4 et FIG. 5 proviennent du module de détection de recherche rapide"FIG. 3". Les chronogrammes hachurés"état"contenu dans"B"de FIG. 4 et FIG. 5 correspondent à l'état du lecteur multimédia. De manière préférentielle la"FIG. 5" est utilisée pour analyser le fonctionnement du module de recherche rapide, et la"FIG. 4" est utilisée pour analyser le fonctionnement du module de détection du sens de rotation. Le mode"lecture"est actionné lorsque le signal (4) de B FIG. 5 est situé entre"Sh"et"SI"et que le sens de lecture du disque et horaire. Le mode"avance rapide"est actionné lorsque le signal (4) de B FIG. 5 est supérieur à"Sh"et que le sens de lecture du disque et horaire. Le mode"retour rapide"est actionné lorsque "DETECTION 3" 6 FIG. 2 détecte un sens de rotation anti-horaire. Le mode"pause"est actionné tant que le signal (4) de B FIG. 5 est inférieur à"SI"dans le cas d'un sens de lecture horaire du disque, et tant que"DETECTION 3"6 FIG. 2 ne détecte pas un sens de rotation anti-horaire. La valeur du pitch (6) de B FIG. 5 suit les variations de (4) de B FIG. 5 avec pour valeur maximum un écrêtage au seuil"pitch+"et pour valeur minimum un écrêtage au seuil"pitch- " (jusqu'à effondrement du signal à cause de FI). REVENDICATIONS 1-Dispositif d'asservissement de systèmes multimédias numériques, caractérisé en ce qu'il comporte un support mécanique sur lequel sont portées des informations cycliques, un moyen de lecture dudit support mécanique adapté à mettre en mouvement le support mécanique, à lire les informations portées par le support mécanique au cours de son mouvement et à transmettre un signal représentatif des informations portées sur le support mécanique et de la vitesse de mouvement dudit support mécanique, et une interface adaptée à décoder le signal transmis par le moyen de lecture et à mettre en forme un signal numérique de commande d'un système multimédia numérique. 2-Dispositif d'asservissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support mécanique est un disque. 3-Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les informations cycliques portées par le support mécanique sont portées sur au moins une voie. 4-Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une des informations cycliques est asymétrique en fonction du passage du temps. 5-Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support mécanique porte une information cyclique de fréquence FO utilisée pour la détection de mise en recherche rapide, la commande du pitch, la mise en pause ou en lecture du multimédia. 6-Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support mécanique porte une information cyclique de fréquence FOsr pour la détection du sens de rotation du support mécanique et l'asservissement du sens de lecture, à l'endroit ou à l'envers du multimédia au sens de rotation du support mécanique. 7-Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de lecture de codes"time code".