Procédé de commutation de signaux numériques asynchrones, et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé

Abstract

 Le dispositif comprend un multiplexeur (2) et un moyen de commande (8). Le multiplexeur comporte une première entrée (Y_i ) pour recevoir un premier signal numérique (S1), une deuxième entrée (Y_j ) pour recevoir un deuxième signal numérique (S2), une sortie pour délivrer un signal numérique résultant (SR), et au moins une entrée de commande. Le moyen de commande délivre sur les entrées de commande du multiplexeur des signaux pour commuter ledit multiplexeur de la première entrée à la deuxième entrée et pour introduire, lors de la commutation, une séquence caractéristique sur la sortie du multiplexeur. Cette séquence peut notamment être produite par un générateur d'horloge relié à une troisième entrée du multiplexeur.
Application à la commutation de signaux audio numériques dans les centres de production ou de transmission audiovisuels.

Description

[0001] La présente invention a pour objet un procédé de commutation de signaux numériques asynchrones, et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

[0002] L'invention s'applique dans tous les domaines où il est nécessaire de commuter des signaux numériques asynchrones, dans lesquels chaque signal numérique est composé d'une suite de blocs de données indépendants telle qu'une suite de trames.

[0003] L'invention trouve notamment une application dans les centres de production ou de transmission audiovisuels dans lesquels des grilles de commutation sont utilisées pour établir des chemins de communication entre différents équipements par commutation de liaisons. Dans la description qui suit, on se réfèrera, à titre d'exemple, à cette application.

[0004] Les signaux audio numériques sont échangés entre les équipements d'un centre de production ou de transmission audio­visuels par l'intermédiaire d'une interface série, connue sous le nom d'interface de studio UER/AES, normalisée par le Comité Consultatif International des Télécommunications (C.C.I.T.). Le signal numérique émis par une interface est organisé en trames de 64 bits permettant la transmission des échantillons gauche et droite d'un programme stéréophonique. Par exemple, avec une fréquence d'échantillonnage de 48 kilohertz, le débit en ligne est de 3,072 mégabits par seconde.

[0005] Le signal émis sur la ligne est codé en code biphase, ce qui assure une redondance importante au signal transmis. Ce signal contient toutes les informations de synchronisation nécessaires et en particulier les rythmes bits et échantillons. La synchronisation au niveau de l'échantillon est obtenue par l'utilisation de préambules violant les lois de codage du code biphase.

[0006] La structure série de l'interface UER/AES se prête bien à la réalisation de grilles de commutation de type spatial, qui sont la réplique fonctionnelle des grilles de commutation utilisées pour les signaux analogiques. La fonction de commutation consiste donc à envoyer sur une sortie donnée de la grille le signal présent sur l'entrée appropriée à l'aide d'un multiplexeur logique, tel que représenté sur le schéma de la figure 1.

[0007] Ce dispositif de commutation comporte principalement un multiplexeur logique 2 ayant par exemple 16 entrées Y₀ , Y₁ , ..., Y₁₅ , et une sortie. Il comporte également 16 étages d'entrée 4₀, 4₁, ..., 4₁₅ pour adapter un signal reçu d'une interface normalisée afin de le rendre compatible avec le multiplexeur, par exemple pour convertir un signal selon la norme RS432, reçu de l'interface UER/AES, en un signal TTL. Le dispositif de commutation comprend enfin un étage de sortie 6 pour adapter le signal délivré par le multiplexeur 2 afin de la rendre compatible avec les interfaces normalisées.

[0008] Ce dispositif de commutation spatiale présente l'avantage, par rapport à une commutation de type temporel telle que celle utilisée de manière classique dans les auto-­commutateurs téléphoniques, de ne pas exiger une synchronisation précise entre les signaux numériques à commuter.

[0009] Le dispositif de commutation représenté sur la figure 1 permet ainsi d'assurer la commutation entre des signaux numériques issus d'interfaces dont les trames ne sont pas en phase, soit parce que les fréquences d'échantillonnage diffèrent légèrement, soit parce que les temps de transit dans les équipements et les câbles mis en jeu ne seront pas appariés.

[0010] De manière générale, le commutation entre deux signaux audio numériques se fait de façon brutale, sans fondu. Ceci peut donner naissance à des discontinuités sonores sous la forme de "clic". Ces défauts, dont l'amplitude maximale varie avec le niveau du programme sonore, sont acceptables dans un nombre important d'applications. Cependant, il peut arriver que la commutation conduise à un "clic" de forte amplitude, même en présence d'un signal sonore à faible niveau.

[0011] Ces défauts peuvent apparaître lors de la commutation entre deux signaux audio numérique asynchrones. Une telle situation est représentée sur la figure 2. Une commutation est opérée entre un signal S1 composé d'une suite de trames i, i+1, i+2,... et un signal S2 composé d'une suite de trames j, j+1, j+2,... La commutation a lieu pendant la trame i+1 pour le signal S1 et la trame j+1 pour le signal S2. Le signal résultant SR comporte donc la trame i du signal S1, une séquence SQ contenant le début de la trame i+1 et la fin de trame j+1, la trame j+2 du signal S2,...

[0012] La séquence SQ entre la trame i et la trame j+2 du signal résultant SR est une séquence anormale d'une part par sa longueur, et d'autre part car ce n'est pas une trame. De manière classique, un récepteur convenablement conçu peut reconnaitre cette anomalie grâce à la discontinuité du rythme de trame dans le signal résultant SR et utiliser les méthodes connues de dissimulation, par exemple par répétition ou par interpolation, pour recréer les échantillons manquant dans le signal résultant SR.

[0013] Au contraire, lorsque les deux signaux commutés sont synchrones, aucune discontinuité de rythme ne peut être décelée par le récepteur. La figure 3 illustre une telle commutation.

[0014] Les signaux numériques S1 et S2 sont synchrones. Le signal SR résultant de la commutation est donc constitué d'une suite de trames, car la séquence SQ composée du début de la trame i+1 du signal S1 et de la fin de la trame j+1 du signal S2 a également une structure de trame.

[0015] Le récepteur recevant le signal résultant SR ne peut donc pas détecter la commutation et interprête les données erronées contenues dans la séquence anormale SQ. La commutation peut alors se traduire, lors de la restitution sonore du signal audio numérique, par un "clic" sonore de forte amplitude.

[0016] Le résultat de la commutation pendant la transmission d'un échantillon de données d'une trame est représenté sur la figure 4, dans le cas où les trames des deux signaux audio numériques sont synchrones. Les données D1 et D2 sont contenues respectivement dans les trames i+1 et j+1 (cf. figure 3) et représentent chacune la valeur codée d'un échantillon d'un signal sonore. Ces échantillons sont codés en complément à deux, typiquement sur 16 bits, c'est-à-dire sur l'intervalle -32768 à +32767.

[0017] La donnée D1, de valeur 0, représente un échantillon de niveau 0, issu d'un silence parfait. De même, la donnée D2 composée d'une suite de symboles "1", représente en code complément à deux un échantillon de niveau -1, c'est-à-dire un signal sonore négatif de très faible amplitude relative.

[0018] La donnée DR résultant de la commutation représente un échantillon d'amplitude relativement élevée, c'est-à-dire un échantillon de niveau très différent de chacun des deux signaux qui ont été commutés. Lors de la restitution du signal sonore, il apparaît donc au moment de la commutation un échantillon parasite de forte amplitude qui est perçu comme un "clic" sonore.

[0019] Une méthode pour pallier cet inconvénient pourraît consister à effectuer la commutation en un point déterminé des trames, par exemple pendant le préambule, des données auxiliaires ou des bits peu significatifs des échantillons codés. Cependant, une telle méthode, comparable à celle qui est mise en oeuvre dans le domaine vidéo où l'on commute pendant la suppression de trame, nécessiterait l'extraction du rythme de trame d'au moins l'un des deux signaux. Ceci compliquerait singulièrement la méthode de commutation et ne permettrait pas d'améliorer la situation lorsque les trames ne sont pas synchrones.

[0020] L'invention a pour but un procédé de commutation simple, et qui soit décelable par le récepteur recevant le signal résultant de la commutation. La commutation étant reconnue par le récepteur, celui-ci peut utiliser les méthodes classiques de dissimulation pour masquer cette commutation.

[0021] De manière précise, l'invention a pour objet un procédé de commutation de signaux numériques asynchrones, pour produire un signal résultant par commutation entre un premier signal numérique et un second signal numérique, lesdits premier et second signaux étant composés chacun d'une suite de trames et étant asynchrones, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste, lors de la commutation, à introduire dans le signal résultant une séquence caractéristique entre ledit premier signal et ledit second signal.

[0022] Selon un premier mode de réalisation, ladite séquence caractéristique est un signal numérique prédéterminé violant le code utilisé pour représenter les données contenues dans le premier ou le second signal numérique. Ce signal numérique prédéterminé peut notamment être un signal d'horloge.

[0023] Selon un second mode de réalisation, ladite séquence caractéristique consiste en un état permanent.

[0024] L'invention a également pour objet un dispositif de commutation de signaux numériques asynchrones pour produire un signal résultant par commutation entre un premier signal numérique et un second signal numérique, lesdits premier et second signaux étant composés chacun d'une suite de trames et étant asynchrones, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
    - un multiplexeur comportant une première entrée pour recevoir ledit premier signal numérique, une seconde entrée pour recevoir ledit second signal numérique, et une sortie pour délivrer un signal résultant, ledit multiplexeur comprenant en outre au moins une entrée de commande, et
    - un moyen de commande pour délivrer des signaux de commande sur les entrées de commande du multiplexeur pour commuter ledit multiplexeur de la première entrée à la seconde entrée et pour introduire, pendant cette commutation, une séquence caractéristique sur la sortie du multiplexeur.

[0025] Selon un premier mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un moyen de synthèse d'un signal numérique prédéterminé, et le multiplexeur comporte une troisième entrée recevant ledit signal numérique prédéterminé, le moyen de commande commandant l'émission dudit signal numérique prédéterminé comme séquence caractéristique lors de la commutation.

[0026] De manière préférée, ledit signal numérique prédéterminé est un viol du code utilisé pour le codage des données du premier ou du second signal numérique. En particulier, le moyen d'émission peut être un générateur d'horloge.

[0027] Selon un second mode de réalisation, ledit moyen de commande est relié à une entrée de sélection du multiplexeur, ladite séquence caractéristique consistant en un état permanent correspondant à une inhibition du multiplexeur.

[0028] Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1, déjà décrite, illustre la structure générale d'un dispositif de commutation spatial,

- la figure 2, déjà décrite, représente deux signaux numériques asynchrones et le signal résultant de la commutation de ces signaux,

- la figure 3, déjà décrite, représente deux signaux numériques synchrones, et le signal résultant de la commutation de ce signaux,

- la figure 4, déjà décrite, montre l'apparition d'une donnée erronée lors de la commutation de deux signaux numériques synchrones,

- la figure 5 illustre un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention, dans lequel la séquence introduite lors de la commutation est un signal d'horloge,

- la figure 6 illustre un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel la séquence introduite lors de la commutation est produite par un état permanent sur la sortie du multiplexeur, et

- la figure 7 illustre le signal numérique résultant SR produit par le dispositif de l'invention.

[0029] Le dispositif de commutation représenté sur la figure 5 comprend principalement un multiplexeur 2 et un moyen de commande 8. Le dispositif de commutation peut également comprendre des étages d'entrée 4₀, ..., 4₁₅, et un étage de sortie 6 placé respectivement sur les entrées et sur la sortie du multiplexeur 2.

[0030] Les entrées du multiplexeur sont reliées à des moyens d'émission de signaux numériques, telles que des interfaces d'équipement de centre de production ou de transmission audio­visuels. Cependant, conformément à l'invention, l'une des entrées du multiplexeur 2 est relié à un moyen d'émission 10 d'un signal numérique prédéterminé, par exemple un générateur de signal d'horloge.

[0031] La sélection des entrées du multiplexeur est réalisée par le moyen de commande 8 par l'intermédiaire d'une voie 12. Dans le mode de réalisation représenté, le multiplexeur 2 comporte 16 entrée Y₀, Y₁, ..., Y₁₅, et par conséquent la voie 12 comporte 4 fils C0-C3.

[0032] Ce moyen de commande 8 comprend un microprocesseur 14, un bus de données 16, un registre 18 dont l'entrée de données est reliée au bus de données 16 et la sortie à la voie 12, un bus d'adresse 20, et un décodeur d'adresse 22 dont l'entrée est reliée au bus d'adresse 20 et dont une sortie est reliée à une entrée de sélection CS du registre 18.

[0033] Le registre 18 est utilisé pour mémoriser une donnée correspondant à la sélection d'une entrée du multiplexeur 2, et le décodeur d'adresse 22 permet de charger le contenu du registre à partir du bus de données du microprocesseur.

[0034] Le procédé de commutation mis en oeuvre par le dispositif représenté sur la figure 5 pour la commutation d'un signal S1 appliqué sur l'entrée Y_i du multiplexeur à un signal S2 appliqué sur l'entrée Y_j du multiplexeur est le suivant. Dans un premier temps le microprocesseur 14 délivre vers le registre 18 une donnée correspondant à la sélection de l'entrée Y₁₅ du multiplexeur pour que le signal numérique prédéterminé par le moyen d'émission 10 remplace le signal S1 sur la sortie du multiplexeur. Dans un second temps, le microprocesseur 14 délivre vers le regitre 18 une donnée correspondant à la sélection de l'entrée Y_j du multiplexeur.

[0035] Le signal numérique prédéterminé délivré par le moyen d'émission 10 peut être constitué par exemple par l'émission en permanence du préambule des trames des signaux numériques S1 et S2, ou de tout autre signal violant les règles de codage utilisé pour le codage des échantillons. Dans le cas où les signaux sont émis par l'interface de studio UER/AES, évoqué au début de la description, le moyen d'émission 10 peut émettre par exemple un signal d'horloge à 1024 kilohertz, l'intervalle entre transition correspondant alors à 1,5 fois la durée d'un bit, ce qui viole les règles du codage utilisé.

[0036] On a représenté sur la figure 6 un second mode de réalisation du dispositif de commutation de l'invention. Sur cette figure, les éléments identiques à ceux de la figure 5 portent la même référence. La différence essentielle avec le dispositif de la figure 5 réside en ce qu'il n'est pas prévu un moyen d'émission d'un signal particulier relié à l'une des entrées de données du multiplexeur, mais en ce que la séquence caractéristique introduite au moment de la commutation est un état logique permanent résultant d'une impulsion de commande appliquée sur l'entrée de sélection CS du multiplexeur 2.

[0037] Dans ce mode de réalisation, le signal délivré par le décodeur d'adresse 22 pour sélectionner le registre 18 est appliqué également sur l'entrée de sélection du multiplexeur 2, pour déselectionner le multiplixeur et forcer ainsi sa sortie dans un état déterminé. Le signal appliqué sur l'entrée de sélection du multiplexeur 2 a une durée au moins égale à 1,5 fois la durée d'un bit. La durée de cette impulsion peut être obtenue par tout moyen approprié, comme par exemple une gestion adéquate de la ligne d'acquittement ACK du décodeur d'adresse 22.

[0038] On a représenté sur la figure 7 le signal résultant SR produit par la commutation de deux signaux numériques S1 et S2, selon l'invention. Ce signal SR comporte une séquence particulière SP insérée entre le signal numérique S1 et le signal numérique S2. Ce signal est reçu par un récepteur, qui peut être inclus dans l'interface de studio UER/AES, et qui est conçu de manière classique pour détecter de façon appropriée les erreurs de transmission et/ou les viols du code, et donc en particulier la séquence SP, et pour assurer un traitement approprié des données reçues.

Revendications

1. Procédé de commutation de signaux numériques destinés à être transmis à des récepteurs équipés de dispositifs de détection et de masquage d'erreur, le procédé permettant de produire un signal résultant (SR) par commutation entre un premier signal numérique (S1) et un second signal numérique (S2), lesdits premier et second signaux étant chacun transmis sous forme série au moyen de trames, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste, lors de la commutation, à introduire dans le signal résultant une séquence caractéristique (SP) entre ledit premier signal et ledit second signal destiné à activer les dispositifs de détection de masquage d'erreur des récepteurs situés en aval, de façon à ce que les récepteurs n'exploitent pas les données incohérentes situées au voisinage de la commutation.

2. Procédé de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite séquence caractéristique est un signal numérique caractéristique violant le code utilisé pour représenter les données contenues dans les premier et second signaux numériques.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit signal numérique caractéristique est un signal d'horloge.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la séquence caractéristique consiste en un état permanent.

5. Dispositif de commutation de signaux numériques destinés à être transmis à des récepteurs équipés de dispositifs de détection et de masquage d'erreur, le procédé permettant de produire un signal résultant par commutation entre un premier signal numérique et un second signal numérique, lesdits premier et second signaux étant chacun transmis sous forme série au moyen de trames, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
      - un multiplexeur (2) comportant une première entrée pour recevoir ledit premier signal numérique, une seconde entrée pour recevoir ledit second signal numérique, et une sortie pour délivrer un signal numérique résultant, ledit multiplexeur comprenant en outre au moins une entrée de commande, et
      - un moyen de commande (8) pour délivrer des signaux de commande sur les entrées de commande du multiplexeur pour commuter ledit multiplexeur de la première entrée à la seconde entrée et pour introduire, pendant cette commutation, une séquence caractéristique sur la sortie du multiplexeur destinée à activer les dispositifs de détection de masquage d'erreur des récepteurs situés en aval, de façon à ce que les récepteurs n'exploitent pas les données incohérentes situées au voisinage de la commutation.

6. Dispositif de commutation selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite séquence caractéristique viole le code utilisé pour le codage des données du premier ou du second signal numérique.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen d'émission (10) d'un signal numérique caractéristique, le multiplexeur comportant une troisième entrée recevant ledit signal numérique caractéristique, et le moyen de commande (8) commandant l'émission dudit signal numérique caractéristique comme séquence caractéristique lors de la commutation.

8. Dispositif de commutation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen d'émission (10) est un générateur d'horloge.

9. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite séquence prédéterminée consiste en un état permanent correspondant.

10. Dispositif de commutation selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit moyen de commande (8) est relié à une entrée de désélection (CS) du multiplexeur (2), ledit état permanent étant obtenu par l'inhibition dudit multiplexeur.

Dessins