Brevet FR2941112A1 — publié le 20100716

La présente invention entre dans le domaine de la synchronisation de flux. L'invention concerne plus particulièrement la diffusion synchronisée à distance de flux. Dans la présente demande, le terme � flux � consiste en un ensemble de données de tout type, particulièrement mais non limitativement, de type audio et/ou vidéo. De manière connue, la diffusion d'un tel flux s'effectue depuis une source d'émission d'un signal vers des récepteurs ayant pour rôle de restituer tout ou partie dudit flux. Outre son rôle d'émetteur, ladite source extrait les données depuis un support, généralement matériel, sur lequel elles sont enregistrées. A titre d'exemple non limitatif, la source peut consister en un lecteur de disque, notamment optique, un terminal informatique ou autre. Le flux ainsi généré est traduit en un signal, spécifique au type de données, afin d'être envoyé vers les récepteurs de manière continue et en temps réel. Dans la plupart des cas, la transmission s'effectue par un lien filaire, la source étant reliée par un système de câbles auxdits récepteurs. Comme évoqué précédemment, le medium de transmission est dédié aux flux qu'il transporte. Par exemple, une fibre optique assure l'acheminement de données numériques audiovisuelles, tandis qu'un câble dit � blindé � vise particulièrement les données analogiques de bas niveau. A ce titre, chaque récepteur restituant le signal ainsi émis est dédié à ce dernier, par exemple un haut parleur pour un flux audio ou bien des moyens d'affichage pour des données vidéo. De manière particulière, une unique source peut générer plusieurs signaux simultanément émis sur différents canaux de diffusion vers des récepteurs distincts. C'est le cas lors de la lecture de données audio-vidéo, tel un film. Dans ce cadre, la problématique majeure réside dans la synchronisation des flux émis afin que la restitution de chacun d'entre eux soit simultanée, peu importe le type de récepteur ou les moyens de diffusion. En particulier, la synchronisation devient essentielle lors de la transmission de flux différents, audio et vidéo, sur des récepteurs distincts (écran et haut-parleurs). En effet, la synchronisation entre l'image et le son est importante pour la compréhension du message à restituer, gardant une cohérence temporelle et évitant la fatigue du cerveau résultant d'un éventuel décalage entre le visuel et le sonore. Par ailleurs, les décalages entre les différents signaux peuvent participer à une création de l'image sonore dans l'espace. En effet, il existe de faibles écarts de phase entre les deux oreilles pour un même signal perçu, en raison de la différence de longueur de trajet entre chaque oreille et la source sonore. Lors d'une restitution d'un son, il convient donc de restituer ces écarts afin que le cerveau replace correctement dans l'espace la source virtuelle. Il faut donc que le système de reproduction sonore n'ajoute pas d'écart de phase supplémentaire aux signaux sonores pour que l'auditeur, placé au centre des enceintes acoustiques, retrouve la position des sources sonores conformément à celle de la prise de son. Ce problème de synchronisation est peu perceptible dans le cadre de liaisons analogiques, en raison de la vitesse quasiment instantanée du signal au sein de câbles de liaison. Les éléments de traitement des données analogiques possèdent des structures électroniques identiques de sorte que le retard du signal est égal ou présente des écarts très faibles entre les récepteurs. Ce problème prend une importance toute particulière dans le cadre de transmission de flux audio et vidéo sous formes numérique ou numérique et analogique vers des récepteurs distincts et autonomes, en particulier dans le cas d'une liaison entre la source et les récepteurs au travers d'un réseau informatique. Ce dernier aspect soulève un autre inconvénient : les réseaux informatiques envoient les données par paquets multiplexés temporellement, de sorte que chaque récepteur ne reçoit pas les données au même instant. De plus, chaque récepteur distant étant autonome, il possède au moins une unité de traitement cadencée par au moins une horloge interne locale dont la fréquence peut varier d'un récepteur à un autre, notamment en raison de la tolérance de fabrication des quartz. Par conséquent, l'instant et la vitesse de diffusion du signal peuvent être différents en fonction des récepteurs, n'assurant pas une restitution cohérente. Le peu de solutions existantes se basent sur des sauts de fréquences afin d'obtenir, à une valeur de tolérance près, des fréquences similaires entre les récepteurs. Dans la plupart des cas, les horloges locales des récepteurs sont étalonnées par rapport à une horloge globale liée aux moyens de communication choisis, par exemple l'horloge inhérente au système de communication sans fil � Wi-Fi �. La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en proposant une diffusion synchronisée à distance de flux permettant de démarrer la restitution desdits flux au même instant sur plusieurs récepteurs de diffusion distincts, tout en conservant la même vitesse de restitution pour chaque récepteur. En d'autres termes, l'invention se veut à même de coordonner la diffusion des différents récepteurs, à la manière d'un chef d'orchestre, permettant donc une synchronisation et une syntonisation desdits récepteurs, à savoir réciproquement coordonner dans le temps les actions des récepteurs et régler les circuits électroniques des récepteurs sur la même fréquence. Pour ce faire, l'invention concerne tout d'abord un procédé de diffusion synchronisée de flux, dans lequel au moins un flux est transmis depuis une source émettrice vers au moins un récepteur distant de diffusion dudit flux, ledit récepteur comprenant au moins une horloge électronique interne, caractérisé par le fait qu'il consiste à : - ajuster ladite horloge interne par augmentation ou diminution de sa fréquence ; - cadencer une horloge calendaire sur la base de ladite horloge électronique interne ; et - faire varier l'heure de ladite horloge calendaire. L'invention a aussi pour objet un dispositif de diffusion synchronisée de flux, comprenant au moins une source émettrice d'un flux transmis vers au moins un récepteur distant de diffusion dudit flux, ledit récepteur comprenant au moins une horloge électronique interne, caractérisé par le fait que chaque récepteur comprend une horloge calendaire cadencée sur ladite horloge électronique interne et des moyens d'ajustement de ladite horloge électronique interne par augmentation ou diminution de sa fréquence et des moyens de variation de l'heure de ladite horloge calendaire. Le principe de l'invention réside donc dans la synchronisation des récepteurs entre eux, réalisée indirectement par la synchronisation de chaque récepteur avec la source qui sert alors de référence. Ainsi, la présente invention prévoit donc que chaque récepteur possède une horloge électronique interne ajustable en fréquence, cadençant une horloge calendaire dont l'heure peut être modifiée. Ces ajustements et modifications s'effectuent par rapport à une horloge de référence propre à ladite source. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention. La présente invention concerne donc la diffusion synchronisée de flux. De manière générale, le procédé et le dispositif selon l'invention prévoient la synchronisation du traitement d'au moins un flux 1 depuis au moins une source émettrice 2 vers au moins un récepteur de diffusion 3. Plus particulièrement, un ou plusieurs flux est envoyé depuis au moins une source 2 vers plusieurs récepteurs 3. L'invention consiste donc à synchroniser l'ensemble du 35 système source/récepteurs, plus particulièrement les récepteurs entre eux 3, par rapport à ladite source 2. Ladite source 2 comprend des moyens d'émission dudit flux 1, notamment sous forme d'au moins un signal 4. Le flux 1 subit donc une étape de traitement afin d'être converti en signaux 4. Chaque signal 4 est véhiculé vers au moins un récepteur 3 au travers de moyens de liaisons. Ces derniers peuvent être matériels, tel un lien filaire entre la source et le récepteur, par exemple un réseau informatique utilisant un protocole Ethernet ou par courant porteur en ligne (CPL). Les moyens de liaisons peuvent avantageusement se présenter sous forme de réseau de communication dit � sans fil � 5, à savoir par onde, infrarouge ou autre. Le type des moyens de liaison pourra être choisi en fonction du signal 4 émis à transporter et des récepteurs 3. Au niveau desdits récepteurs 3, le signal 4 reçu est traité de manière à être diffusé. Cette diffusion dépend encore une fois du type de récepteur 3 et du signal perçu 4. A titre d'exemple non limitatif, un récepteur audio peut être une enceinte acoustique 6 tandis qu'un récepteur vidéo peut consister en des moyens d'affichage 7, notamment de type écran à tube cathodique, dalle à cristaux liquide ou analogue. Lors de la diffusion de chaque signal 4 par les récepteurs 3, le flux initial 1 est restitué en tout ou partie. Un tel flux restitué 8 est visible sur la figure annexée et regroupe tout ou partie des diffusions de chaque récepteur 3. On notera que les opérations de traitement, au niveau de la source 2 ou des récepteurs 3, peut être effectuée par des moyens adaptés, en particulier un processeur relié à un convertisseur numérique-analogique (CNA) au niveau de chaque récepteur 3, ou bien un amplificateur relié à un transducteur acoustique au niveau d'une enceinte acoustique 6. La présente invention se veut à même d'offrir une synchronisation et une syntonisation du traitement du flux 1 entre les différents récepteurs 3, pour une restitution fidèle, identique aux données originales. Pour ce faire, chaque récepteur 3 comprend au moins une horloge électronique interne 9 et des moyens d'ajustement de ladite horloge électronique interne 9 par augmentation ou diminution de sa fréquence. Ladite horloge électronique interne 9 émet un signal qui donne une cadence à destination des dispositifs 10 de traitement des données. Ladite horloge électronique interne 9 se caractérise par sa fréquence. De plus, chaque récepteur 3 comprend une horloge calendaire 11, dite en � temps réel � qui permet d'avoir une information temporelle au niveau de chaque récepteur 3. Chaque récepteur 3 comprend aussi des moyens d'ajustement de cette information temporelle. Une telle horloge calendaire 11 se caractérise donc par son heure. Avantageusement, ladite horloge calendaire 11 d'un récepteur 3 est cadencée sur la base de ladite horloge électronique interne 9. Cette horloge calendaire 11 offre un temps local à chaque récepteur 3 avec la possibilité de modifier sa vitesse d'évolution au travers de moyens de variation de la fréquence de ladite horloge électronique interne 9. En d'autres termes, la modification de la cadence de l'horloge électronique interne 9 permet d'intervenir sur l'horloge calendaire 11. Un avantage de l'invention réside dans l'ajustement en continu des horloges électroniques internes 9 et calendaires 11 des récepteurs 3, sans saut de temps, évitant ainsi les déformations de signal. Préférentiellement, ladite source 2 comprend une horloge de référence, composée d'une horloge électronique 12 et d'une horloge calendaire 13. Ladite horloge de référence permet l'ajustement de ladite horloge électronique interne 9 de chaque récepteur 3. L'horloge calendaire 11 de chaque récepteur 3 peut alors être ajustée, par l'intermédiaire de son horloge électronique interne 9, de manière à obtenir une identique à celles de l'horloge de référence de la source 2. Cet ajustement est réalisé de façon permanente par une estimation régulière des écarts temporels. Il peut consister avantageusement à augmenter ou diminuer la fréquence de son horloge électronique interne 9 de manière à rattraper son avance ou son retard par rapport à l'heure de l'horloge de référence de ladite source 2. Pour ce faire, depuis ladite source 2 vers ledit récepteur 3, et inversement, sont transmis des signaux horodatés 14 par lesdites horloges calendaires 11 et 13. Dans le sens source-récepteur, chaque signal 14 inclut l'heure de l'horloge de référence, tandis que dans le sens récepteur-source, chaque signal 14 inclut l'heure de l'horloge calendaire locale 11. Ces signaux horodatés 14 sont ensuite comparés par rapport à l'heure de l'horloge calendaire 11 ou 13 où ils parviennent. L'ajustement de l'horloge électronique interne 9 est décidé en conséquence des comparaisons ainsi effectuées. Dans un premier temps, si l'écart entre l'heure de référence de la source 2 et l'heure locale du récepteur 3 est supérieur à une valeur prédéfinie, alors l'ajustement consiste en une reprogrammation directe de l'heure de l'horloge calendaire 11. Ensuite, l'estimation de l'écart issu de ladite comparaison permet de modifier en conséquence le temps local, par accélération ou ralentissement de l'écoulement du temps, grâce à la modification de la fréquence de l'horloge électronique locale 9. Ainsi, lors de la prochaine comparaison, l'écart entre la source 2 et le récepteur 3 aura varié, sans discontinuité, et pourra de nouveau être ajusté. On notera que la synchronisation selon l'invention tient compte du temps de transit des signaux 14 entre la source et le récepteur, et inversement. Ce laps de temps est estimé à partir de signaux horodatés 14 effectuant l'aller-retour entre la source 2 et le récepteur 3, ou inversement. Le calcul de la durée de transit est primordial, étant donné que les réglages des horloges électroniques internes 9 des récepteurs 3 s'effectuent sur des délais temporels bien inférieurs à ce temps de transit. Un mode de réalisation préférentiel utilise une estimation 35 des écarts temporels basée sur l'exploitation d'un protocole de précision temporelle (PTP), notamment le PTP IEEE 1588. Par conséquent, c'est grâce auxdits écarts de temps ainsi qu'à la réduction de ces écarts, au travers de la modification de la fréquence de l'horloge électronique interne 9 de chaque récepteur 3, qu'il est possible de syntoniser ces horloges électroniques internes 9 avec l'horloge de référence 12 de ladite source 2. En pratique, les horloges calendaires 11 de chaque récepteur évoluent plus ou moins vite par rapport à l'horloge de référence 13 de la source 2. Cette synchronisation assure que chaque récepteur 3 possède une heure identique à celle de la source 2. Le maintien en continu dans le temps de cette identité temporelle engendre forcément des fréquences d'horloge électronique 9 et 12 identiques entre la source 2 et les récepteurs 3. De ce fait, la source 2 et les récepteurs 3 sont syntonisés entre eux. Selon une autre caractéristique, l'invention garantit un traitement des données au même instant. En d'autres termes, le traitement au niveau de chaque récepteur 3 est assuré de manière simultanée. Pour ce faire, d'une part, les horloges qui cadencent les éléments 10 de la chaîne de traitement au niveau de chaque récepteur 3 découlent de la même horloge variable locale, nous garantissant que les traitements des données reçues sont effectués en phase par tous lesdits éléments 10. Ainsi, l'élément final de traitement d'un récepteur 3 est synchronisé avec la source 2 et donc avec les autres récepteurs 3. A titre d'exemple, l'élément qui permet l'estimation des écarts et commande les modifications de fréquence de l'horloge électronique interne 9 travaille en synchronisme avec l'élément 10 qui traite les données, telle la transformation par le CNA, jusqu'au transducteur final. D'autre part, l'invention inclut un estampillage des données. Cette procédure permet de marquer les données contenues dans le ou les flux et, lors du traitement local au niveau de chaque récepteur 3, de s'assurer que les données traitées à un instant possèdent la même estampille. L'estampillage consiste donc à marquer temporellement les données de manière régulière, systématiquement ou périodiquement. Le flux 1 de données est alors divisé en signaux 4 émis par la source 2 et reçus par les récepteurs 3. Ces derniers lisent la marque ainsi apposée sur les données et effectue un traitement en conséquence, notamment en fonction de l'heure de l'horloge calendaire 11, identique à celle de l'horloge de référence de la source 2. Dans le cas de figure d'un système stéréo, le flux 1 peut être divisé en deux signaux 4 (droit et gauche) qui sont chacun estampillés en même temps puis transmis vers leur récepteur 3 respectif pour un traitement et une diffusion simultanée. Selon un autre mode de réalisation, un unique signal 4 peut être envoyé avec la même estampille vers chaque récepteur 3. Un tel signal 4 comprend toutes les données et chaque récepteur 3 ne choisit que les données le concernant à traiter. Toutefois, cette vérification ne s'effectue qu'en début d'émission des signaux 4 depuis la source 2 vers les récepteurs 3. En effet, la vitesse de traitement étant identique entre la source 2 et chaque récepteur 3 grâce à la syntonisation selon l'invention, il est inutile de vérifier constamment le temps de traitement des données au niveau des récepteurs 3. Cette vérification peut quand même avoir lieu en cas d'interruption, de discontinuité du flux transmis ou de manière régulière à un rythme défini. A ce titre, chaque récepteur 3 peut être équipé d'une mémoire de stockage provisoire des données, notamment une mémoire dite � tampon �. Afin de limiter les discontinuités dans les communications entre la source 2 et les récepteurs 3, cet espace de stockage permet de pallier les différences existantes entre les vitesses de transmission de données et leur temps de traitement. De plus, l'aspect asynchrone de réception des données nécessite donc de stocker les données dans cette mémoire tampon. Ladite mémoire tampon peut être organisée sous la forme d'une file FIFO (� First In First Out). La présente invention offre donc une synchronisation et une syntonisation dans l'émission et la diffusion d'un flux 1 de données homogènes ou hétérogènes. Elle assure que les récepteurs 3 possèdent une heure qui est ajustée par rapport à l'heure de référence de la source d'émission 2, permettant d'aligner temporellement le traitement et la diffusion des données. Ainsi, chaque récepteur 3 peut être considéré comme un système homogène synchrone de traitement dudit flux 1 au sein du système selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et décrits précédemment qui peuvent présenter des variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En particulier, la présente invention trouvera une application dans la transmission de flux de données sur un réseau de type informatique, tel Internet ou Intranet, entre un serveur (source) et au moins un terminal client (récepteur) ou bien entre les clients entre eux. REVENDICATIONS1. Procédé de diffusion synchronisée de flux, dans lequel au moins un flux (1) est transmis depuis une source émettrice (2) vers au moins un récepteur (3) distant de diffusion dudit flux (1), ledit récepteur (3) comprenant au moins une horloge électronique interne (9), caractérisé par le fait qu'il consiste à : - ajuster ladite horloge interne (9) par augmentation ou 10 diminution de sa fréquence ; - cadencer une horloge calendaire (11) sur la base de ladite horloge électronique interne (9) ; et - faire varier l'heure de ladite horloge calendaire (11). 2. Procédé de diffusion selon la revendication 1, 15 caractérisé par le fait que ladite source (2) comprend une horloge de référence et que ladite horloge électronique interne (9) dudit récepteur (3) est cadencée proportionnellement à la fréquence de ladite horloge de référence. 20 3. Procédé de diffusion selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il consiste à transmettre depuis ladite source (2) et vers ledit récepteur (3), et inversement, des signaux horodatés (14) par au moins ladite horloge calendaire (9). 25 4. Procédé de diffusion selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il consiste à comparer lesdits signaux horodatés(14). 5. Procédé de diffusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il consiste à 30 estampiller les données par marquage au niveau de la source (2) et à traiter les données estampillées correspondant à la même marque simultanément au niveau de chaque récepteur (3). 6. Dispositif de diffusion synchronisée de flux, comprenant au moins une source émettrice (2) d'un flux transmis 35 vers au moins un récepteur (3) distant de diffusion dudit flux, ledit récepteur (3) comprenant au moins une horlogeélectronique interne (9), caractérisé par le fait que chaque récepteur (3) comprend une horloge calendaire (11) cadencée sur ladite horloge électronique interne (9) et des moyens d'ajustement de ladite horloge électronique interne (9) par augmentation ou diminution de sa fréquence et des moyens de variation de l'heure de ladite horloge calendaire (11). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite source (2) comprend une horloge de référence et que lesdits moyens d'ajustement ajustent ladite horloge électronique interne (9) en fonction de ladite horloge de référence de la source (2).