FR 2537755 A1 19840615 FR 8220695 A 19821210 B 3171 2537755 ATL/cb Dée 82 DISPOSITIF DE CREATION SONORE La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de création sonore impliquant une transformation d'images en sons, qui permet d'analyser des images englobant au moins un objet en déplacement, et de produire des sons musicaux à partir de cette analyse. L'invention a ainsi pour objet un procédé de création sonore caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement: à observer une image englobant un objet en déplacement, à produire des signaux d'image traduisant au moins deux paramètres de l'image variant au *cours du déplacement de l'objet, à produire à partir desdits signaux d'image, des signaux de commande sonore, et à assurer une synthèse de sons en utilisant lesdits signaux de commande sonore pour commander les variations d'au moins deux-paramètres différents des sons produits. Elle a aussi pour objet un dispositif de création sonore caractérisé en ce -qu'il comprend des premiers moyens pour observer une image englobant un objet en déplacement et produire des signaux d'image traduisant au moins deux paramètres de l'image variant au cours du déplacement de l'objet, et des seconds moyens pour produire à partir desdits signaux d'image, des signaux de commande sonore, et pour assurer une synthèse de sons en utilisant lesdits signaux de commande sonore pour commander les variations d'au moins deux paramètres différents des sons produits. Dans un tel dispositif, les premiers moyens peuvent avantageusement comporter un générateur de B 3171 2537755 ATL/cb Déc 82 -2- signal vidéo produisant les signaux d'image D'autre part, les seconds moyens peuvent avantageusement être conçus pour commander des paramètres des sons choisis parmi la hauteur du son, son timbre, son intensité, et éventuellement le rythme de succession des sons ou leur durée ou toute combinaison de ces paramètres. Il est en fait déjà connu de réaliser des appareils de synthèse de bruits ou de sons fonctionnant par exemple à partir d'une commande vocale comme décrit dans le brevet français 2 057 645, ou utilisant un analyseur de musique pour générer des signaux de commande d'un synthétiseur de sons comme dans le brevet français 2 226 092 Toutefois-, aucun des documents précédents ne concerne l'utilisation d'images permettant de générer des signaux vidéo pour commander, après transformation de ces signaux, un synthétiseur de sons. Selon un mode de réalisation particulier, l'invention implique l'utilisation d'un dispositif de transformation d'un signal vidéo en son, comprenant au moins un générateur d'un signal vidéo, un convertisseur analogique digital, si le signal vidéo n'est pas déjà numérique, un moyen de transformer le signal vidéo numérisé en une multitude p de signaux représentatifs de P paramètres, un ensemble de convertisseurs analogiques digitaux en nombre égal au nombre des paramètres, une matrice de connexion des P signaux à une seconde multitude de q entrées d'un synthétiseur de sons dont la sortie est branchée à un haut-parleur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement* à la lecture de la description faite ci-après én référence aux figures annexées dans lesquelles: B 3171 2537755 ATL/cb Déc 82 -3- la figure 1 est une vue schématique des éléments constitutifs du dispositif, la figure 2 est un exemple de paramètres que l'on peut extraire d'une image pour les utiliser dans le dispositif, la figure 3 est une vue schématique des moyens de transformer un signal vidéo en une multitude de signaux, utilisés dans le dispositif de la figure 1; la figure 4 est un organigramme de l'analyse de l'image; la figure 5 une variante de l'interface de la figure 3, réalisée alors en logique câblée. La figure 1 représente le dispositif selon l'invention, dans lequel 1 désigne un générateur de signaux vidéo qui peut être constitué, comme on le verra par la suite, par une ou plusieurs caméras vidéo achrome -ou polychrome, ou bien par un magnétoscope, *un vidéodisque ou tout autre moyen Sauf dans le cas du vidéodisque, les signaux vidéo issus des moyens 1 ne sont en général pas sous forme numérique De la sortie 11 du générateur ils -alimentent alors un convertisseur analogique/digital 2 (entrée 20), qui transforme les signaux analogiques en signaux numériques pour les transmettre de sa sortie 21 à l'entrée 30 de l'interface 3, laquelle peut être constituée, soit par un dispositif à microprocesseur, soit par une logique câblée, qui seront décrits par la suite Dans le cas o le signal vidéo serait produit d'origine sous forme numérique, il serait admis à l'interface 3 directement La multitude p des P sorties de l'interface alimentent également les P convertisseurs digitaux analogiques dont les P sorties sont reliées à une matrice de connexion 5, permettant de B 3171 2537755 ATL/cb Déc 82 -4- modifier les P sorties des convertisseurs analogiques 4, en une multitude q de sorties que l'on relie aux entrées du synthétiseur analogique de son 6, dont l'unique sortie est branchée à un haut-parleur 7. Le synthétiseur 6 doit posséder un nombre suffisant d'entrées en tension Il est souhaitable de pouvoir commander au moins une première entrée 61, agissant sur le circuit du synthétiseur définissant la hauteur du son, une seconde entrée 62 agissant sur le circuit du synthétiseur définissant le timbre du son et par conséquent le nombre d'harmoniques contenus dans le son, une troisième entrée 63 agissant sur le circuit du synthétiseur réglant l'intensité du son, une quatrième entrée 64, agissant sur le circuit du synthétiseur réglant le rythme de succession des notes, et une cinquième entrée 65, non représentée, agissant sur le circuit du synthétiseur réglant la durée désdites notes. Dans le cas o le synthétiseur de sons offre la possibilité de commander en tension des effets spéciaux, vibrato, distorsion, réverbération, écho, etc, il est possible de prévoir des branchements sur les entrées commandant les-effets spéciaux. La matrice 5 de connexion permet donc, à partir d'un nombre de sorties P du convertisseur 4, de commander les q entrées du synthétiseur 6 Cette matrice peut facilement être réalisée par tout dispositif permettant de combiner les P signaux pour les transformer en Q signaux Cette matrice de connexion est à la portée de tout homme de l'art; elle peut simplement être réalisée par des plots enfichables permettant de connecter entre elles les sorties et les entrées. L'interface 3 a pour rôle principal de tranformer le signal vidéo, digitalisé, en P signaux dont on va se servir pour commander le synthétiseur Un exemple de B 3171 2537755 ATL/cb Déc 82 -5- sélection dans l'image de P paramètres représentatifs de son évolution est donné par la figure 2 Un cadre C représente soit un écran de téléviseur, soit le viseur d'une caméra qui sert à filmer l'image A chaque trame un objet peut être défini et représenté par ses dimensions x, y et par sa position X, Y par rapport à une origine O choisie dans un coin du cadre L'image peut être celle d'un danseur qui se meut sur une scène et dont les mouvements sont traduits par la variation des paramètres X, Y, y, x Si l'on désire avoir un plus grand nombre de signaux pour commander le synthétiseur, on utilise les signaux représentatifs de la vitesse de variation des paramètres, et même de l'accélération On obtient- ainsi, les signaux représentatifs des paramètres x, y, x', y', x", y", X, Y, X', Y', X", Y". Un exemple de réalisation d'un interface en logique programmée, est représenté en figure 3. Un module d'extraction 38 des signaux de synchronisation délivre le signal vidéo à numériser et les signaux de synchronisation de ligne et de trame En fait, dans le cas simple de l'exemple, le convertisseur 2 code le signal vidéo sur un seul bit La sortie du convertisseur analogique/digital 2 est branchée à l'entrée 301 d'un convertisseur série- parallèle 101, piloté par une horloge 102 (elle-même asservie au signal de synchronisation ligne), qui délivre à l'entrée 305 de l'interface 30 des mots de 16 bits. Les signaux de synchronisation de ligne et de trame sont branchés en 302 et 303 et mettent à 1 des organes d'états de l'interface 39 Ils permettent de synchroniser le déroulement du programme avec les balayages ligne et trame, ce qui est important pour permettre le fonctionnement du système en temps réel Les échanges entre l'interface 39 et le microprocesseur sont soit programmés, soit déclenchés par interruption. B 3171 2537755 i ATL/cb Déc 82 -6- Un bus de données 33 raccorde cet interface au microprocesseur 31 Un bus d'adresses 34, ainsi qu'un bus de commande 35, raccordent également l'interface 39 au microprocesseur Le microprocesseur 31 est également relié par les bus d'adresses 34, de données 33, de commande 35, à une mémoire 32, contenant le programme de traitement des informations digitales arrrivant en 305. En sortie, l'interface d'entrée-sortie 39 transmet par les p sorties 304, les P mots résultant du traitement du signal vidéo digitalisé, aux P convertisseurs digitaux/analogiques 4. En -fonctionnement, le microprocesseur est programmé pour travailler de la façon suivante, qui sera explicitée à l'aide de l'organigramme de la figure 4 Dans une première phase, ou phase de traitement de mot, lorsque le convertisseur série-parallèle 101 a chargé 16 bits, correspondant à un mot complet, l'interface 30 délivre une indication "mot complet" et le microprocesseur charge le mot dans un registre interne et détecte la position dans le mot des bits à l'état 1, après avoir effectué une opération de filtrage. Le but du filtrage, qui est optionnel, est de s'affranchir de luminances parasites, en décidant que le passage de O à 1 n'a eu lieu qu'après avoir vu passer un certain nombre de 1 et que le passage de 1 à O n'a eulieu qu'apès vu passer un certain nombre de O (lequel nombre déterminera la puissance du filtrage), ce qui revient à exiger d'une transition une certaine stabilité avant de la prendre en compte. Si un passage de O à 1 ou de 1 à O a été détecté dans le mot, le microprocesseur en calcule la position (x min ou x max), stocke en mémoire cette B 3171 ATL/cb Déc 82 7- information, scrute dans l'interface l'organe d'état correspondant à la synchronisation ligne (bit à 1 pendant le temps du top ligne), et si ce dernier est à 0, attend l'indication de mot complet suivant pour refaire la mime opération. A l'issue de la première phase, lorsque tous les mots constitutifs d'une ligne ont été traités, le microprocesseur exécute la deuxième phase, ou phase de traitement de ligne, en comparant les informations x min. et x max relatives à la ligne N traitée avec les informations x min et x max qu'il possède en mémoire et qui résultent du traitement de la ligne précédente n-i. Il ne garde en mémoire que le plus petit des x min et le plus grand des x max, de telle sorte que lorsque toutes les lignes auront été traitées, il ne subsistera en mémoire que les valeurs extrêmes en x de la position de l'objet dans la trame i (x min trame i, x max trame i). Au cours de cette seconde phase de traitement le microprocesseur détermine aussi si le rang de la ligne traitée correspond à Y min ou Y max après filtrage. Dans ce filtrage, la décision est prise qu'une ligne contient des 1 seulement si un certain nombre des lignes suivantes en contiennent aussi (y min); de même, la décision qu'une ligne ne contient plus de t n'est prise que si un certain nombre des lignes qui suivent n'en contient pas non plus (y max). Le microprocesseur met alors en mémoire les valeurs de y min et y max Il scrute la sortie de l'interface correspondant au signal de synchronisation trame qui entre en 303 Si celui-ci est à 0, il attend l'indication de mot complet suivant pour traiter une nouvelle ligne, sinon il amorce une troisième phase, qui est une phase de traitement de la trame. B 3171 ATL/cb - Déc 82 -8- -Dans cette troisième phase, le microprocesseur opère des calculs sur les informations qu'il possède en mémoire et qui sont: x max trame i, x min trame i, y min trame i, y max trame i. Il calcule les coordonnées moyennes en abscisse, et ordonnées, soit: X = x max + x min et y = y max + y min, 2 2 ainsi que la largeur et la hauteur de l'objet,-soit: x = x max x min et y y max y min. Ces calculs faits, le microprocesseur restitue ces informations aux 4 convertisseurs digitaux/analogiques en adressant les sorties 304 de l'interface 39 et attend l'indication de mot complet suivant pour traiter une nouvelle trame i + 1. La seule limite à la complexité des programmes est le temps d'éxécution A titre d'exemple, on peut décider que la ligne comporte 10 mots de 16 *bits et étant donné que le balayage d'une ligne dure 52 il s, le traitement d'un mot devra être réalisé en moins de ,2 il s, le traitement d'une ligne (pendant le retour ligne) en moins de 12 p s, le traitement de trame (pendant le retour trame) en moins de 1,2 millisecondes Ces contraintes de temps conditionnent le fonctionnement en temps réel du système. Un deuxième mode de réalisation de l'interface 3, en logique cablée, est représenté en figure 5 La sortie du dispositif 1 fournissant un signal vidéo, est branchée à l'entrée 380 d'un circuit 48 d'extraction des signaux de synchronisation de ligne et de trame. La sortie 382 du circuit 48 fournit un signal de synchronisation de ligne, qui sert à synchroniser une B 3171 2537755, ATL/cb Dée 82 -9- horloge 42, et qui d'autre part, est branché à une entrée d'un circuit logique 45 à cinq entrées, dont les deux sorties 351 et 352 délivrent respectivement les signaux y et Y aux convertisseurs analogiques digitaux du circuit 4 Les quatre autres entrées du circuit logique 45 reçoivent le signal de synchronisation de trame délivré à la sortie 383 du circuit 48 deux des signaux de sortie d'une logique 46 et le signal de sortie du comparateur 41, permettant de digitaliser le signal vidéo reçu à l'entrée 310 du circuit 41 Ce signal vidéo, fourni par la sortie 381 du circuit 48, est comparé avec une tension de référence fournie à l'entrée 311 du circuit comparateur 41 En agissant sur la tension de référence, on détermine le niveau de luminance sur lequel a lieu la commutation. Le circuit logique 45 a pour rôle de détecter la première ligne vierge en fin d'objet y max. (avantageusement avec filtrage) -Il construit un premier signal qui passe à 1 dès qu'une ligne non vierge est rencontrée et qui retombe à zéro en fin de trame C'est durant la position haute de celui-ci qu'un compteur non représenté sera autorisé à compter les tops de synchronisation ligne, ce qui fournira la grandeur Y. La logique 45 construit un second signal qui passe à 1 dès qu'une ligne non vierge est rencontrée (comme le précédent signal) et qui retombe à zéro après la détection de fin d'objet C'est durant la position haute de ce signal qu'un second compteur non représenté, sera autorisé à compter les tops de synchronisation ligne, ce qui fournira la grandeur y. La sortie 312 du comparateur 41 attaque un registre à décalage 43, bouclé sur lui-même, dont le B 3171 25377551 ATL/cb Déc 82 - décalage est synchronisé par le signal d'une horloge 42, qui est elle-même synchronisée sur le signal de synchronisation de ligne Ce registre à décalage constitue une mémoire tournante qui permet de construire, puis de mémoriser l'emplacement du paramètre x sur une ligne La sortie du circuit 43 est reliée à une entrée d'un bloc logique 44 à sept entrées, dont les six autres entrées recoivent le signal de synchronisation ligne, le signal d'horloge et les quatre signaux des sorties du bloc logique 46, qui reçoit sur sa première entrée 362 le signal de synchronisation de ligne et sur sa seconde entrée 363 le signal de synchronisation de trame. Le circuit logique 46 est constitué d'un compteur et d'un démultiplexeur Son objet est de fournir une base de temps secondaire afin d'effectuer le traitement qui a lieu après le top de retour trame Le circuit 36 fournit ainsi quatre signaux logiques qui, avec les signaux de synchronisation ligne et trame, permettent le séquencement des opérations effectuées par le système. Les sorties 340 et 341 du circuit logique 44 délivrent les signaux représentatifs respectivement de x et X aux convertisseurs digitaux analogiques du-circuit 4. Ce circuit 34 comprendra notamment un compteur et des buffers. On remarquera que dans la variante de la figure 5 les valeurs X et Y désignent respectivement les abscisses et ordonnées au début de l'objet en projection sur chaque axe, et non les milieux entre minimum et maximum comme dans le cas précédent, illustré aussi par la figure 2. Il est bien évident que toute modification à la portée de l'homme de l'art fait également partie de l'esprit de l'invention Ainsi en particulier, quand on a parlé d'un objet, il pourrait aussi s'agir de plusieurs B 3171 2537755 i ATL/cb Déc 82 sous-objets distincts, évoluant plus ou moins indépendamment les uns des autres e Il pourrait par ailleurs s'agir d'objets distingués les uns des autres par leur couleur D'autre part, la même technique peut servir à réaliser un enregistrement sonore automatique sur un film vidéo. B 3171 ATL/cb Déc 82 12 - REVENDICATIONS I Procédé de création sonore, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à observer une image englobant un objet en déplacement, à produire des signaux d'image traduisant au moins deux paramètres de l'image variant -au cours du déplacement de l'objet, à produire à partir desdits signaux d'image, des signaux de commande sonore, et à assurer une synthèse de sons en utilisant lesdits signaux de commande sonore pour commander les variations d'au moins deux paramètres différents des sons produits. 2 Procédé de création sonore selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux d'image traduisant au moins deux paramètres de l'image variant au cours du déplacement de l'objet sont obtenus en trois étapes: une première étape de traitement du signal vidéo pour en retirer pour chaque ligne la valeur d'abscisse minimum et d'abscisse maximum définissant le contour de l'objet; une deuxième étape qui a lieu pendant le retour du spot permettant, en comparant les abscisses minimum de chaque ligne et les abscisses maximum de chaque ligne, de déterminer la plus petite des abscisses minimum et la plus grande des abscisses maximum, et permettant en déterminant les ordonnées de la première ligne et de la dernière ligne o l'on a détecté une abscisse, de détecter respectivement les valeurs de l'ordonnée maximum et de l'ordonnée minimum; une troisième étape pendant laquelle on détermine les coordonnées du point milieu de l'objet et les dimensions en abscisse et en ordonnée de l'objet, et l'on adresse ces résultats à des convertisseurs digitaux-analogiques branchés aux entrées d'un synthétiseur de son produisant les sons. B 3171 2537755 j ATL/ch Déc 82 13 - 3 Dispositif de création sonore caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens pour observer une image englobant un objet en déplacement et produire des signaux d'image traduisant au moins deux paramètres de l'image variant au cours du déplacement de l'objet, et des seconds moyens pour produire à partir desdits signaux d'image, des signaux de commande sonore et pour assurer une synthèse de sons en utilisant lesdits signaux de commande sonore pour commander les variations d'au moins deux paramètres différents des sons produits. 4 Dispositif de création sonore selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens comportent un générateur de signal vidéo ( 1) produisant lesdits signaux. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première multitude des paramètres est constituée par des signaux représentatifs de la position de l'objet par rapport à un point de référence dans l'image, de la vitesse de déplacement de l'objet par rapport au point de référence, de l'ampleur de l'objet-, de la vitesse de variation de l'ampleur de l'objet. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la multitude des paramètres comprend en plus les signaux représentatifs de l'accélération de' l'objet et de l'accélération de la variation en ampleur de l'objet. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les paramètres des sons sont choisis parmi la hauteur du son, son timbre, son intensité, le rythme de succession des sons, leur durée.