Brevet FR3072530A1 — publié le 20190419

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un distributeur de données vidéo pour la distribution synchronisée de données d'images et de données vidéo vers des unités d'affichage d'images et de données vi- déo à bord d'un avion. L'invention se rapporte également à un système de gestion de cabine d'avion comportant un ensemble de distributeurs de données vidéo ainsi qu'à un avion équipé d'un tel système de gestion de cabines d'avion. Etat de la technique Les systèmes de traitement d'images dynamiques et de vidéos nécessitent souvent des composants sous forme de circuits ayant des caractéristiques suffisantes pour permettre d'afficher les données d'images et les données vidéo en temps réel sans latence et avec une qualité d'images suffisante. Pour pouvoir transférer les données d'images et les données vidéo dans une grande largeur de bande par les unités de traitement vers les unités d'affichage, il faut généralement veiller à ne pas dépasser une longueur de câblage maximum. Dans le cas d'un ensemble d'unités d'affichage, on utilise souvent des techniques de moyeux (hub) et de rayons ou des topologies en étoile pour les connexions des réseaux des unités d'affichage. Les données d'images et de son peuvent être transférées, par exemple, selon un standard de transfert tel que, par exemple DisplayPort. En variante, il est également possible d'utiliser les techniques de transfert par des fibres optiques. Toutefois, il existe un besoin de solutions pour transférer et traiter les données d'images et les données vidéo à bord d'avions et qui, en premier lieu, permettent de garantir une largeur de bande suffisante pour des données d'images et des données vidéo de grande résolution et en second lieu avec une consommation d'énergie aussi faible que possible pour le transfert. But de l'invention L'invention a pour but de développer des solutions de transfert et de traitement de données d'images et de données vidéo à bord d'un avion. 2 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un distributeur de données vidéo, en particulier pour la distribution de données d'images et de vidéos à bord d'un avion comprenant une unité centrale de traite- 5 ment, au moins un processeur graphique couplé à l'unité centrale de traitement, au moins une interface d'affichage couplée au processeur graphique et auquel peuvent être reliées une unité d'affichage externe, une interface de transfert de données très rapide qui peut communiquer des données d'image et des données vidéo à partir d'un dispositif de 10 commande de réseau vers l'unité centrale de traitement et une mémoire tampon couplée à l'unité centrale de traitement et conçue pour servir de tampon aux données d'images et aux données vidéo reçues de l'interface de transfert de données à grande vitesse. Une unité d'affichage externe peut être reliée à l'interface 15 d'affichage. L'interface de transfert de données à grande vitesse, permet de communiquer des données d'images et des données vidéo du dispositif de commande de réseau vers l'unité centrale de traitement. La mémoire tampon permet d'enregistrer les données d'images et les données vidéo reçues par l'interface de transfert de données à grande vitesse. 20 L'invention a également pour objet un système de gestion d'une cabine d'avion comprenant une multiplicité de distributeurs de données vidéo ayant chacun une unité centrale de traitement, au moins un processeur graphique couplé à l'unité centrale de traitement, au moins une interface d'affichage couplée au processeur graphique et une 25 interface de transfert de données à grande vitesse, une multiplicité d'unités d'affichage externes qui sont respectivement reliées à l'une des interfaces d'affichage des distributeurs de données vidéo et un dispositif de commande de réseau couplé à l'interface de transfert de données à grande vitesse de chacun des distributeurs de données vidéo et qui est 30 conçu pour communiquer des données d'images et des données vidéo à chacune des unités centrales de traitement des distributeurs de données vidéo. Enfin, l'invention a pour objet un avion équipé d'un système de gestion de cabine tel que défini ci-dessus. 3 L'un des concepts principaux de l'invention consiste à positionner des distributeurs de données vidéo ayant des capacités de traitement local à bord d'un avion avec des unités d'affichage de données d'image et/ou de données vidéo. La conception du câblage entre 5 les distributeurs de données vidéo et les unités d'affichage sera ainsi réduite au minimum. De plus, les caméras vidéo utilisées, par exemple, pour enregistrer des vues panoramiques de l'environnement externe de l'avion peuvent être reliées localement au distributeur de données vidéo le plus proche dans chaque cas pour réduire au minimum le dévelop- 10 pement du câblage pour les caméras vidéo. Les distributeurs de données vidéo peuvent recevoir des données d'images et des données vidéo à afficher à partir d'un dispositif de commande de réseau d'un système de gestion de cabine d'avion servant d'unité maître pour une multiplicité de distributeurs de données 15 vidéo fonctionnant comme des unités esclaves. Dans ce cas, le dispositif de commande de réseau fournit seulement le contenu à afficher par les unités d'affichage ; l'entraînement des unités d'affichage elles-mêmes avec les contenus fournis par le dispositif central de commande est effectué localement dans les distributeurs respectifs de données vidéo 20 fournies pour les unités d'affichage. Les distributeurs de données vidéo fonctionnent ainsi comme autres unités locales de traitement pour les données d'images et les données vidéo qui ont déjà été prétraitées dans un dispositif de commande central et qui sont distribuées sous forme prétraitée vers les distributeurs de données vidéo. 25 Dans ces conditions, le dispositif de commande de réseau sert de réseau étendu et de topologie de dispositif de commande central, le réseau étant composé d'un dispositif de commande de réseau et de distributeurs de données vidéo fonctionnant comme réseau décentralisé dans lequel la complexité des calculs pour le traitement et le condition- 30 nement des données d'images et des données sont répartis entre le dis- positif de commande de réseau et les distributeurs de données vidéo. Cela offre l'avantage que les données d'images et les données vidéo à afficher peuvent être synchronisées et coordonnées les unes aux autres entre de nombreuses unités d'affichage différentes à bord d'un avion par le dispositif de commande de réseau mais la charge 4 de calcul pour le traitement et le conditionnement sont décentralisées. L'architecture de distributeur selon l'invention convient très bien en particulier pour implémenter des images virtuelles dans la cabine de passagers d'un avion avec des fenêtres transparentes de la paroi de la 5 cabine sont partiellement et même complètement remplacées par des écrans électroniques placés à l'avant de la paroi de la cabine et/ou par des surfaces de projection pour les signaux d'images numériques et les signaux vidéo. Dans ces conditions, le contenu des données d'images et des données vidéo pour l'affichage sur des fenêtres virtuelles de ce type 10 est assuré aux unités d'affichage respectivement attribuées aux fenêtres virtuelles en temps réel sans latence et avec une forte résolution par les distributeurs de données vidéo ; il en résulte que l'effet de fenêtres "réelles" pour les passagers sera optimisé. Cela signifie que l'on augmente avantageusement la perception de fenêtres virtuelles par les pas- 15 sagers. Avec d'autres unités synchronisées tels que, par exemple, des éclairages commandés, des éléments d'affichage graphique, les unités de reproduction acoustique et/ou des moyens de libération de senteurs, l'architecture de distributeur selon l'invention contribue à une 20 meilleure sensation de bien-être des passagers à bord de l'avion. La re- présentation à développement poussé des données vidéo, dans l'imbrication d'autres unités de reproduction parmi celles mentionnées ci-dessus, permettra de donner aux passagers des impressions d'esthétique de synthèse qui simulent des scénarios réalistes tels que, 25 par exemple, des levers et des couchers de soleil dans la cabine des passagers. Selon un développement, le distributeur de données vidéo selon l'invention comporte au moins un processeur graphique pour un projecteur vidéo et au moins un processeur graphique pour un écran 30 électronique. Cela permet avantageusement de relier au distributeur de données vidéo différents types d'unités d'affichage pour l'implémentation de fenêtres virtuelles dans la cabine de passager d'un avion. Selon un développement, le distributeur de données vidéo 35 selon l'invention a une interface d'alimentation en énergie qui permet de 5 fournir au distributeur de données vidéo l'énergie électrique à partir d'une source d'alimentation externe. Cela garantit une redondance poussée et une sécurité vis-à-vis des défaillances de l'alimentation en énergie des distributeurs de données vidéo. 5 Selon un développement, le distributeur de données vidéo de l'invention a une alimentation externe en énergie qui est une source de tension de 28 V continus ou 115 V alternatifs. Ces niveaux de tension sont, en général, déjà disponibles dans un avion. Selon un développement, le distributeur de données vidéo 10 comporte au moins une interface de caméra vidéo qui permet de bran- cher une caméra vidéo sur le distributeur de données vidéo. Cela réduit avantageusement le câblage des caméras vidéo dans la région externe de l'avion puisque les distributeurs de données vidéo peuvent être placés dans chaque cas dans un local à proximité des sites d'installation 15 des caméras vidéo. Selon un développement du distributeur de données vidéo de l'invention, la caméra vidéo est conçue pour des enregistrements vidéos panoramiques de l'environnement de l'avion. Ces enregistrements vidéo panoramiques peuvent être reliés par des algorithmes 20 d'assemblages sous la forme de séquences d'affichage pour que les pas- sagers qui observent les fenêtres virtuelles aient l'impression que le fuselage de l'avion est transparent. Selon des développements du distributeur de données vidéo de l'invention, l'interface de caméras vidéo est une interface de 25 puissance par Ethernet (interface PoE). Ainsi, l'alimentation en énergie des caméras vidéo se fera par le distributeur de données vidéo ce qui supprime tout câble d'alimentation distinct pour les caméras. Selon un développement du système de gestion de cabines d'avion de l'invention, le système comporte en outre une mémoire 30 de données d'images et de données vidéo qui est implémentée dans le dispositif de commande de réseau et qui est conçue pour enregistrer des données d'images et des données vidéo prétraitées pour le transfert vers les distributeurs de données vidéo. Une telle mémoire d'images et de données vidéo peut comporter des scénarios d'affichage complets tels 35 que, par exemple, une succession de séquences d'images et de sé- 6 quences vidéo pour simuler des atmosphères particulières, des conditions météorologiques ou des événements naturels similaires tels que des levers et des couchers de soleil. Selon un développement du système de gestion de cabine 5 d'avion de l'invention, les distributeurs de données vidéo peuvent être couplés au dispositif de commande de réseau selon une topologie en chaîne en marguerite, une topologie en étoile ou une topologie en moyeu et rayon (hub). Dans ces conditions, les distributeurs de données vidéo servent également de noeud relais pour la distribution adéquate de don- 10 nées d'images et de données vidéo vers des noeuds adjacents. Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de distributeur de données vidéo et d'un système de gestion de cabine d'avion représentés dans les dessins 15 annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma par blocs d'un exemple de système de gestion de cabine d'avion selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 2 est un schéma détaillé d'un distributeur de données vi- 20 déo correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention et qui peut servir au système de gestion de cabine d'avion, la figure 3 est un schéma par blocs d'un autre mode de réalisation d'un système de gestion de cabine d'avion, la figure 4 est un schéma par blocs d'un autre mode de réalisation 25 d'un système de gestion de cabine d'avion selon l'invention, et la figure 5 est un schéma d'un avion équipé d'un système de gestion de cabine selon l'exemple de réalisation des figures 1, 3 ou 4. Il convient de remarquer notamment que des termes correspondant à des directions telles que "vers le dessus", "vers le des- 30 sous", à gauche", "à droite", "au-dessous", "en dessous", "horizontal", "vertical", "devant" et "arrière" sont simplement des termes explicatifs sans limiter la portée de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un exemple de système de gestion de 35 cabine d'avion 30 comportant un dispositif central de commande M et 7 un distributeur de données vidéo 10 relié au dispositif central de commande. Le système de gestion de cabine d'avion 30 de même que les systèmes de gestion de cabine d'avion 30 des figures 3 et 4 qui seront décrits ensuite, peuvent être utilisés dans des cabines de passagers 5 d'avion tel que, par exemple, dans l'avion 40 présenté schématiquement à la figure 5. L'avion 40 est équipé d'un ou plusieurs systèmes de gestion de cabine 30. A titre d'exemple, dans le cas de l'avion 40 équipé d'un système de gestion de cabine 30 est décrit en liaison avec les figures 1 à 4, il est possible d'implémenter un arrangement composé de 10 fenêtres virtuelles à l'aide d'écrans électroniques installés dans la paroi de la cabine et/ou de surfaces de projection éclairées par des projecteurs d'images sur la paroi de la cabine. Il va sans dire que le positionnement des unités d'affichage dans la cabine de passagers de l'avion 40 n'est pas limité à la paroi de la cabine et des unités d'affichage en plus 15 ou en variante peuvent être installées, par exemple, dans le toit de la cabine, dans le sol de la cabine et de façon très libre, suspendues entre les rangées de sièges de passagers ou de toute autre manière. Le dispositif de commande de réseau M permet de coordiner et de synchroniser tous les distributeurs de données vidéo 10, re- 20 liés de façon à afficher les données d'images et les données vidéo à l'aide des distributeurs de données vidéo pour donner aux passagers une impression cohérente et particulièrement réaliste. Le dispositif de commande de réseau M comporte une mémoire de données d'images et de données vidéo S implémentée, par exemple, sous la forme d'une mé- 25 moire état solide (mémoire SSD) pour enregistrer des données d'images et des données vidéo prétraitées pour le transfert vers les distributeurs de données vidéo. La construction des distributeurs de données vidéo est présentée, à titre d'exemple, de façon plus détaillée à la figure 2. Un dis- 30 tributeur de données vidéo 10 comporte une unité centrale de traite- ment (unité CPU) qui gère également le système de fonctionnement du distributeur de données vidéo 10. Au moins un processeur graphique 2 est couplé à l'unité centrale de traitement 1. Dans le cas de l'exemple de la figure 2 on a présenté trois processeurs graphiques 2. Toutefois, il est 35 clair que l'on peut utiliser un nombre différent de processeurs gra- 8 phiques 2 pour implémenter les distributeurs de données vidéo 10. Chacun des processeurs graphiques 2 est commandé et alimenté en données d'images et données vidéo par l'unité centrale de traitement 1. Les données sont traitées par les processeurs graphiques 2 et sont 5 fournies par des pilotes graphiques aux interfaces d'affichage 6. Dans chaque cas on peut utiliser des unités d'affichage externes, différentes, reliées aux interfaces d'unités d'affichage 6, par exemple, un écran électronique D1 installé dans la paroi de la cabine de passagers de l'avion ou encore un projecteur vidéo D2 pour projeter des 10 signaux d'images et des signaux vidéo correspondant sur une surface de projection comme, par exemple, la paroi de la cabine ou le plafond de la cabine. Bien que trois unités d'affichage soient présentées à titre d'exemple dans la figure 2, on peut en réalité avoir un nombre (m) d'unités d'affichage Dm qui n'est pas limité à trois. Les données 15 d'images et les données vidéo fournies au distributeur de données vidéo 10 par le dispositif de commande de réseau M sont fournies à l'interface de transfert de données à grande vitesse 4 telle que, par exemple, une interface Ethernet à grande vitesse ou une interface utilisant des fibres optiques, des fibres HCS ou des fibres optiques polymères (POF) et 20 communiquant avec l'unité centrale de traitement 1. Les données four- nies par l'interface de transfert de données à grande vitesse 4 peuvent être enregistrées dans une mémoire tampon 3 couplées à l'unité centrale de traitement 1 pour compenser les différences de temps de propagation et les fluctuations dans la largeur de bande utilisées pour le 25 transfert. Le distributeur de données vidéo 10 est alimenté en énergie électrique par l'interface d'alimentation en énergie 7 à partir d'une alimentation externe Pl, par exemple une source de tension de 28 V continus ou de 115 V alternatifs. Les unités d'affichage D1, ..., Dm sont 30 alimentées en énergie électrique par une alimentation en énergie dis- tincte P2 comme celle représentée à la figure 2. En variante, on peut avoir une alimentation en énergie commune pour le distributeur de données vidéo 10 et les unités d'affichage D1,... Dm. Le distributeur de données vidéo 10 peut avoir au moins 35 une interface de caméra vidéo 5 qui relie les caméras vidéo respectives 9 Cl, ..., Cn aux distributeurs de données vidéo 10, par exemple, une interface puissance par Ethernet (PoE). Les caméras vidéo Cl,..., Cn peuvent être des caméras miniatures, des caméras à objectif hypergone ou des caméras à lentille grand angle. Dans tous les cas, les données 5 d'images et les données vidéo des caméras vidéo Cl, .. Cn sont reçues par l'unité centrale de traitement 1 du distributeur de données vidéo 10 et sont transférées par la connexion Ethernet E vers le dispositif de commande de réseau M pour le traitement. En variante, les caméras vidéo Cl,... Cn peuvent également être reliées par des câbles distincts, 10 directement au dispositif de commande de réseau M de sorte que le pré- traitement par le distributeur de données vidéo 10 n'est pas nécessaire. Les caméras vidéo Cl, ..., Cn peuvent être conçues pour enregistrer des images panoramiques de l'environnement de l'avion et qui sont ensuite conditionnées par le dispositif de commande de réseau 15 M, par exemple, en divisant les enregistrements vidéo panoramiques en fonction de l'angle de vue. Les enregistrements vidéo panoramiques ainsi conditionnés peuvent être fournis de façon appropriée aux distributeurs de données vidéo 10 pour permettre une reproduction d'images réalistes de l'environnement de l'avion sur les unités d'affichages D1, ..., 20 Dm. La figure 3 est un schéma par blocs d'un système de gestion de cabine d'avion 30 ayant une multiplicité de distributeurs de données vidéo 10 couplés au dispositif de commande de réseau M dans un réseau Ethernet avec des connexions Ethernet E, par exemple, selon 25 une topologie en marguerite, une topologie en étoile, une topologie en moyeu et rayon. Les distributeurs de données vidéo 10 peuvent être, le cas échéant, couplés entre autre, par exemple, au voisin localement le plus proche dans le cas d'interfaces de transfert de données à grande vitesse 4. 30 La figure 4 montre en outre qu'à côté des composants dé- jà décrits ci-dessus du dispositif de commande de réseau M, des distributeurs de données vidéo 10, des caméras vidéo C et des unités d'affichage D, le système de gestion de cabine d'avion 30 peut en outre avoir un contrôleur de gestion de cabine H pour commander d'autres 35 unités de sortie réparties dans la cabine tels que, par exemple, des 10 moyens d'éclairage L (par exemple des éclairages LED ou des éclairages de cabines), et des unités de sorties acoustiques A (par exemple des haut-parleurs ou des casques pour les passagers). Le contrôleur de gestion de cabine H pilote les unités de sortie L et/ou A par des unités de 5 décodage / codage 20 (DEU) réparties localement dans chaque cas dans la cabine de l'avion. Le contrôleur de gestion de cabine H reçoit des entrées d'une interface d'assistant de vol F qui a une mémoire R pour les préréglages et les dossiers de configuration de façon analogue au dispositif 10 de commande de réseau M. Le contrôleur de gestion de cabine H communique avec le dispositif de commande de réseau M de façon que les distributeurs de données vidéo 10 et les unités (DEU) 20 puissent être synchronisées et alimentées avec les signaux de commande en coordination les uns avec 15 les autres. Cela permet, par exemple, une sortie coordinée d'abord de données d'images et de données vidéo et aussi de sons associés ou d'impressions lumineuses. On peut ainsi, à titre d'exemple, simuler d'une REVENDICATIONS1°) Distributeur de données vidéo (10), en particulier pour la distribution de données d'images et de données vidéo à bord d'un avion (40) comprenant : une unité centrale de traitement (1), au moins un processeur graphique (2) couplé à l'unité centrale de traitement (1), au moins une interface d'affichage (6) couplée au processeur graphique (2) et auquel peut être reliée une unité d'affichage externe (D ; Dl, ..., Dm), une interface de transfert de données très rapide (4) qui peut communiquer les données d'image et des données vidéo à partir d'un dispositif de commande de réseau (M) vers l'unité centrale de traitement (1) et, une mémoire tampon (3) couplée à l'unité centrale de traitement (1) et conçue pour servir de tampon pour les données d'images et les données vidéo reçues de l'interface de transfert de données à grande vitesse (4). 2°) Distributeur de données vidéo (10) selon la revendication 1, comportant au moins un processeur graphique (2) pour un projecteur vidéo (D2) et au moins un processeur graphique (2) pour un écran électronique (Dl). 3°) Distributeur de données vidéo (10) selon la revendication 1 ou 2 et comportant en outre une interface d'alimentation en énergie (7) qui alimente le distributeur de données vidéo (10) en énergie électrique à partir d'une alimentation externe (Pi). 4°) Distributeur de données vidéo (10) selon la revendication 3 dans lequel l'alimentation externe (Di) est une source de tension de 28 V continus ou de 115 V alternatifs. 12 5°) Distributeur de données vidéo (10) selon l'une des revendications 1 à 4, comportant en outre au moins une interface de caméra vidéo (5) reliant une caméra vidéo (Cl, ..., Cn) au distributeur de données vidéo (10). 5 6°) Distributeur de données vidéo (10) selon la revendication 5, dans lequel les caméras vidéo (Cl, ..., Cn) sont conçues pour l'enregistrement vidéo panoramique de l'environnement d'un avion. 10 7°) Distributeur de données vidéo (10) selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel l'interface de caméra vidéo (5) a une interface de puissance par Ethernet (interface PoE). 15 8°) Système de gestion d'une cabine d'avion (30) comprenant une multiplicité de distributeurs de données vidéo (10) ayant chacun une unité centrale de traitement (1), au moins un processeur graphique (2) couplé à l'unité centrale de traitement (1), 20 au moins une interface d'affichage (6) couplée au processeur gra- phique (2) et, une interface de transfert de données à grande vitesse (4), une multiplicité d'unités d'affichage externe (D ; D1,...., Dm) qui sont respectivement reliées à l'une des interfaces d'affichage (6) des 25 distributeurs de données vidéo (10) et un dispositif de commande de réseau (M) couplé à l'interface de transfert de données à grande vitesse (4) de chacun des distributeurs de données vidéo (1) et qui est conçu pour communiquer des données d'images et des données vidéo à chacune des unités cen- 30 trales de traitement (1) des distributeurs de données vidéo (10). 9°) Système de gestion de cabines d'avion (30) selon la revendication 8, comprenant en outre une mémoire de données d'images et de données vidéo (S) qui est implémentée dans le dispositif de commande de réseau (M) et qui est conçue pour enregistrer des données d'images et des don- 13 nées vidéo prétraitées pour transférer au distributeur de données vidéo (10). 10°) Distributeur de données vidéo (10) selon les revendications 8 ou 9, 5 dans lequel les distributeurs de données vidéo (10) sont couplées au dispositif de commande de réseau (M) selon une topologie de chaîne en marguerite, une topologie en étoile ou une topologie de moyeu et de rayons. 10 11°) Avion (40) comportant un système de gestion de cabine (30) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10.