CA2046652A1 - Methode et dispositif pour comparer deux signaux analogiques variables - Google Patents
Methode et dispositif pour comparer deux signaux analogiques variablesInfo
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Abstract
Procédé et dispositif de comparaison de signaux analogiques, par transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires, détection des passages par zéro au moyen de comparateurs (30), et établissement d'un signal de corrélation au moyen d'un circuit logique (32) du type OU exclusif ou multiplieur et d'un filtre passe-bas (34). Le signal de corrélation ainsi produit (S1) est mis en valeur absolue et ajouté à un second signal de corrélation obtenu après décalage d'un des signaux d'un quart de période à une fréquence déterminée. Le signal résultant (S) est alors peu dépendant du décalage dans le temps entre les signaux analogiques. L'invention s'applique notamment à la comparaison de signaux audio et vidéo. Figure 2.
Description
20~6~
PROCEDE ET DISPOSITIF DE CO~PARAISON DE DEUX
SIGNAUX ANALOGIQUES VARIABLES
.
L'invention concerne un procédé et un disposi-tif de comparaison de deux signaux analogiques variables, par exemple dans le temps, tels que des signaux audio ou vidéo, qui sont soit différents l'un de l'autre, soit identiques mais décalés dans le temps.
Il est connu, pour comparer entre eux deux si-gnaux analogiques variables, de déterminer une fonction de corrélation entre ces signaux et de vérifier à partir des valeurs de cette fonction s'il y a identité ou non entre les signaux.
On utilise pour cela des méthodes de calcul numérique de la fonction de corrélation, qui amènent à
utiliser des filtres de bande à pentes abruptes, des convertisseurs analogiques-numériques, un système de traitement de l'information permettant le calcul en temps réel de la fonction de corrélation, et un algorithme de traitement complexe capable de prendre en compte et de compenser un éventuel décalage entre les signaux. Le coût des systèmes permettant ce calcul est en général assez élevé.
On conna~t également divers dispositifs de me-sure du déphasage entre deux signaux analogiques sinusoïdaux de même fréquence. Toutefois, ces dispositifs ne sont pas applicables à des signaux qui ne sont pas purement sinusoïdaux, tels que des signaux audio ou vidéo reçus ou produits par des récepteurs radio ou de télévision.
L'invention a notamment pour but de simplifier les procédés et systèmes précltés de calcul numérique et donc d'abaisser largement leur coût tout en conservant la rapidité et la précision souhaitées d'établissement de la corrélation.
Elle a également pour but une mesure de corré-lation entre deux signaux analogiques du type précité, 20~66~2 qui ne fasse pas appel à une mesure de temps ou de phase.
L'invention propose, à cet effet, un procédé
de comparaison de deux signaux analogiques variables consistant à établir un signal de corrélation entre les signaux analogiques et à vérifier à partir des valeurs de ce signal s'il y a identité ou non entre les signaux ana-logiques, caractérisé en ce que, les signaux à comparer étant soit identiques mais décalés dans le temps, soit différents, et couvrant une bande de fréquences prédéter-minée, il consiste :
- à transformer lesdits signaux analogiques en signaux logiques binaires, à appliquer ces derniers aux entrées d'un circuit logique 32 du type OU exclusif ou multiplieur, puis à appliquer une fonction somme au si-gnal de sortie de ce circuit logique pour obtenir un pre-mier signal de corrélation S1, - à effectuer également ces opérations sur lesdits signaux analogiques après avoir décalé l'un d'eux d'un intervalle égal à 1/4 de période à la fréquence cen-trale de la bande de fréquences précitée, pour obtenir undeuxième signal de corrélation S2, - et à faire la somme des valeurs absolues des premier et deuxième signaux de corrélation pour obtenir un troisième signal de corrélation S sensiblement indé-pendant d'un décalage dans le temps entre les signauxanalogiques précités. La transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires (qui ne peuvent avoir que deux valeurs distinctes) permet de travailler sur un seul bit et d'utiliser ensuite un opérateur logique pour effectuer la corrélation entre les signaux. Il en résulte une sim-plification importante du procédé de corrélation par rap-port aux procédés classiques de calcul numérique. Par ailleurs, le troisième signal de corrélation obtenu est sensiblement indépendant du décalage dans le temps entre les signaux à comparer, sans qu'il soit nécessaire de me-' ~
20466~
surer ce décalage.
Selon une autre caractéristique del'invention, ce procédé consiste également à transformer chaque signal analogique en signal logique binaire par détection des passages par zéro de ce signal analogique, et attribution d'une première valeur logique au signal lorsqu'il est positif, et d'une seconde valeur logique lorsqu'il est négatif.
La détection du passage par zéro des signaux analogiques permet d'obtenir de facon simple une excel-lente dynamique (de l'oxdre de 60 à 80dB) qui cor-respondrait à au moins 12 bits de résolution dans les procédés connus de calcul numérique.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste également à relier la sortie du circuit logique à un filtre passe-bas pour réa-liser la fonction somme précitée.
L'invention propose également un dispositif de comparaison de deux signaux analogiques variables, com-prenant des moyens d'établissement d'un signal de corré-lation entre ces deux signaux analogiques et des moyens de comparaison de ce signal à une valeur prédéterminée pour vérifier s'il y a identlté ou non entre les signaux analogiques, caractérisé en ce que, ces signaux analo-giques étant soit identiques et décalés dans le temps,soit différents, et couvrant une bande de fréquences pré-déterminée, ce dispositif comprend deux voies parallèles de traitement des signaux analogiques dont l'une comprend des moyens de décalage dans le temps de l'un des signaux par rapport à l'autre, le décalage étant égal à 1/4 de période à la fréquence centrale de la bande de fréquences précitée, ces deux voies comprenant chacune en série des circuits de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires, un circuit logique du type multiplieur ou O~ exclusif, un circuit d'établissement par sommation d'un signal S1, S2 de corrélation, et un 20A6~ 2 circuit d'addition des valeurs absolues des deux signaux de corrélation S1, S2, produisant en sortie un signal de corrélation S sensiblement indépendant d'un décalage dans le temps entre les signaux analogiques précités.
Un filtre passe-bas en sortie de chaque cir-cuit logique permet d'obtenir la valeur du signal de cor-rélation S1, S2 correspondant à un décalage donné entre les signaux analogiques.
La mise en valeur absolue de ces signaux de corrélation Sl, S2 et l'addition de leurs valeurs abso-lues permettent de s'affranchir de ce décalage entre les signaux à comparer.
Avantageusement, la sortie du circuit d'addi-tion est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas, réa-lisant un lissage du signal de corrélation.
On évite ainsi les inconvénients liés à lacomparaison de ces signaux aux instants où ils ont des valeurs très faibles.
De préférence, le dispositif selon l'invention comprend également en entrée des circuits de mise à ni-veau des signaux analogiques, tels par exemple que des circuits à controle automatique de gain, et des filtres passe-bande.
Les circuits de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires sont avantageu-sement des circuits de comparaison des signaux analo-giques à une valeur déterminée, en particulier la valeur zéro, permettant la détection des passages des signaux analogiques par zéro et l'attribution à ces signaux de deux valeurs binaires selon qu'ils sont positifs ou néga-tifs.
De façon générale, le coût d'un dispositif se-lon l'invention est très inférieur à celui des disposi-tifs classiques de calcul numérique d'une fonction de corrélation, et ses performances sont excellentes.
L'invention sera mieux comprise et d'autres
PROCEDE ET DISPOSITIF DE CO~PARAISON DE DEUX
SIGNAUX ANALOGIQUES VARIABLES
.
L'invention concerne un procédé et un disposi-tif de comparaison de deux signaux analogiques variables, par exemple dans le temps, tels que des signaux audio ou vidéo, qui sont soit différents l'un de l'autre, soit identiques mais décalés dans le temps.
Il est connu, pour comparer entre eux deux si-gnaux analogiques variables, de déterminer une fonction de corrélation entre ces signaux et de vérifier à partir des valeurs de cette fonction s'il y a identité ou non entre les signaux.
On utilise pour cela des méthodes de calcul numérique de la fonction de corrélation, qui amènent à
utiliser des filtres de bande à pentes abruptes, des convertisseurs analogiques-numériques, un système de traitement de l'information permettant le calcul en temps réel de la fonction de corrélation, et un algorithme de traitement complexe capable de prendre en compte et de compenser un éventuel décalage entre les signaux. Le coût des systèmes permettant ce calcul est en général assez élevé.
On conna~t également divers dispositifs de me-sure du déphasage entre deux signaux analogiques sinusoïdaux de même fréquence. Toutefois, ces dispositifs ne sont pas applicables à des signaux qui ne sont pas purement sinusoïdaux, tels que des signaux audio ou vidéo reçus ou produits par des récepteurs radio ou de télévision.
L'invention a notamment pour but de simplifier les procédés et systèmes précltés de calcul numérique et donc d'abaisser largement leur coût tout en conservant la rapidité et la précision souhaitées d'établissement de la corrélation.
Elle a également pour but une mesure de corré-lation entre deux signaux analogiques du type précité, 20~66~2 qui ne fasse pas appel à une mesure de temps ou de phase.
L'invention propose, à cet effet, un procédé
de comparaison de deux signaux analogiques variables consistant à établir un signal de corrélation entre les signaux analogiques et à vérifier à partir des valeurs de ce signal s'il y a identité ou non entre les signaux ana-logiques, caractérisé en ce que, les signaux à comparer étant soit identiques mais décalés dans le temps, soit différents, et couvrant une bande de fréquences prédéter-minée, il consiste :
- à transformer lesdits signaux analogiques en signaux logiques binaires, à appliquer ces derniers aux entrées d'un circuit logique 32 du type OU exclusif ou multiplieur, puis à appliquer une fonction somme au si-gnal de sortie de ce circuit logique pour obtenir un pre-mier signal de corrélation S1, - à effectuer également ces opérations sur lesdits signaux analogiques après avoir décalé l'un d'eux d'un intervalle égal à 1/4 de période à la fréquence cen-trale de la bande de fréquences précitée, pour obtenir undeuxième signal de corrélation S2, - et à faire la somme des valeurs absolues des premier et deuxième signaux de corrélation pour obtenir un troisième signal de corrélation S sensiblement indé-pendant d'un décalage dans le temps entre les signauxanalogiques précités. La transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires (qui ne peuvent avoir que deux valeurs distinctes) permet de travailler sur un seul bit et d'utiliser ensuite un opérateur logique pour effectuer la corrélation entre les signaux. Il en résulte une sim-plification importante du procédé de corrélation par rap-port aux procédés classiques de calcul numérique. Par ailleurs, le troisième signal de corrélation obtenu est sensiblement indépendant du décalage dans le temps entre les signaux à comparer, sans qu'il soit nécessaire de me-' ~
20466~
surer ce décalage.
Selon une autre caractéristique del'invention, ce procédé consiste également à transformer chaque signal analogique en signal logique binaire par détection des passages par zéro de ce signal analogique, et attribution d'une première valeur logique au signal lorsqu'il est positif, et d'une seconde valeur logique lorsqu'il est négatif.
La détection du passage par zéro des signaux analogiques permet d'obtenir de facon simple une excel-lente dynamique (de l'oxdre de 60 à 80dB) qui cor-respondrait à au moins 12 bits de résolution dans les procédés connus de calcul numérique.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste également à relier la sortie du circuit logique à un filtre passe-bas pour réa-liser la fonction somme précitée.
L'invention propose également un dispositif de comparaison de deux signaux analogiques variables, com-prenant des moyens d'établissement d'un signal de corré-lation entre ces deux signaux analogiques et des moyens de comparaison de ce signal à une valeur prédéterminée pour vérifier s'il y a identlté ou non entre les signaux analogiques, caractérisé en ce que, ces signaux analo-giques étant soit identiques et décalés dans le temps,soit différents, et couvrant une bande de fréquences pré-déterminée, ce dispositif comprend deux voies parallèles de traitement des signaux analogiques dont l'une comprend des moyens de décalage dans le temps de l'un des signaux par rapport à l'autre, le décalage étant égal à 1/4 de période à la fréquence centrale de la bande de fréquences précitée, ces deux voies comprenant chacune en série des circuits de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires, un circuit logique du type multiplieur ou O~ exclusif, un circuit d'établissement par sommation d'un signal S1, S2 de corrélation, et un 20A6~ 2 circuit d'addition des valeurs absolues des deux signaux de corrélation S1, S2, produisant en sortie un signal de corrélation S sensiblement indépendant d'un décalage dans le temps entre les signaux analogiques précités.
Un filtre passe-bas en sortie de chaque cir-cuit logique permet d'obtenir la valeur du signal de cor-rélation S1, S2 correspondant à un décalage donné entre les signaux analogiques.
La mise en valeur absolue de ces signaux de corrélation Sl, S2 et l'addition de leurs valeurs abso-lues permettent de s'affranchir de ce décalage entre les signaux à comparer.
Avantageusement, la sortie du circuit d'addi-tion est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas, réa-lisant un lissage du signal de corrélation.
On évite ainsi les inconvénients liés à lacomparaison de ces signaux aux instants où ils ont des valeurs très faibles.
De préférence, le dispositif selon l'invention comprend également en entrée des circuits de mise à ni-veau des signaux analogiques, tels par exemple que des circuits à controle automatique de gain, et des filtres passe-bande.
Les circuits de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires sont avantageu-sement des circuits de comparaison des signaux analo-giques à une valeur déterminée, en particulier la valeur zéro, permettant la détection des passages des signaux analogiques par zéro et l'attribution à ces signaux de deux valeurs binaires selon qu'ils sont positifs ou néga-tifs.
De façon générale, le coût d'un dispositif se-lon l'invention est très inférieur à celui des disposi-tifs classiques de calcul numérique d'une fonction de corrélation, et ses performances sont excellentes.
L'invention sera mieux comprise et d'autres
2~6~2 caractéristiques, détails et avantages de celle-ci appa-raitront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux des-sins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un exemple d'application du dispositif de corrélation selon l'invention;
- la figure 2 représente schématiquement les circuits essentiels du dispositif selon l'invention;
- les figures 3, 4 et 5 sont des graphes re-présentant des variations de signaux de corrélation en fonction du déphasage entre deux signaux analogiques com-parés;
- la figure 6 représente schématiquement une variante de réalisation du dispositif selon l'invention.
Pour mieux faire comprendre l'intérêt de l'invention, on se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un exemple d'application du procédé et du dis-positif selon l'invention.
La référence 10 désigne un récepteur de radio ou de télévision, relié à une antenne 12 et associé à un appareil 14 de détection de la fréquence sur laquelle est accordé le récepteur 10.
Cet appareil 19 comprend un récepteur de réfé-rence 16, également relié à l'antenne 12, un dispositif de corrélation 18 selon l'invention, un micro-processeur de traitement de l'information, une mémoire 22 d'enregistrement de données, un circuit 24 d'interface électronique permettant de piloter le récepteur 16 sous commande du micro-processeur 20, et une horloge de data-tion 25.
Les sorties des récepteurs 10 et 16 sont re-liées aux entrées du dispositif de corrélation 18 dont la sortie est reliée à une entrée du micro-processeur 20.
Celui-ci, au moyen de l'interface 24, réalise un balayage systématique des fréquences reçues par le récepteur 16 de 2046fi~
référence, dont les signaux de sortie sont comparés à
ceux du récepteur 10 par le dlspositif 18. La corrélation entre ces signaux établit que les récepteurs 10 et 16 sont réglés sur la même fréquence. Les dates de corréla-tion et les fréquences correspondantes sont enregistréesdans la mémoire 22 d'où elles peuvent etre ensuite extra-ites et utilisées.
La figure 2 représente schématiquement la constitution d'un dispositif 18 de corrélation selon l'invention.
Dans ce dispositif, les signaux audio ou vidéo produits par les récepteurs 10 et 16 sont appliqués à des circuits d'entrée comprenant notamment des circuits 26 de mise à niveau, tels que des circuits à contrôle automa-tique de gain, générant des signaux analogiques ayant desniveaux de tension maximale déterminés, et des filtres passe-bande 28, permettant de réduire la gamme de fré-quences des signaux à une bande prédéterminée.
La bande passante des filtres 28 est par exemple d'un octave ou plus (par exemple 500-1000 Hz) pour des signaux audio. Pour des signaux vidéo, elle est par exemple de 500 kHz à 1 MHz.
La sortie de chaque filtre 28 est appliquée à
l'entrée d'un circuit 30 de transformation du signal ana-logique en signal logique binaire par comparaison à unevaleur prédéterminée, qui est de préférence la valeur zéro. Les circuits 30 peuvent donc être de simples compa-rateurs, dont les entrées positives reçoivent les signaux de sortie des filtres 28 et dont les entrées négatives sont reliées à la masse.
Les sorties des deux comparateurs 30 sont re-llées aux deux entrées d'un circuit logique 32 du type OU
exclusif, dont le signal de sortie est un signal logique binaire, de niveau haut (par exemple 1) quand les deux signaux d'entrée sont identiques, et de niveau bas (0 ou 1), quand les deux signaux d'entrée sont différents. La :
fonction du circuit 32 est donc équivalente à une multi-plication logique.
La sortie du circuit 32 est reliée à un filtre passe-bas 34 qui réalise une sommation des signaux de sortie du circuit logique 32, et qui produit un signal de corrélation entre les signaux à comparer.
On sait qu'une fonction de corrélation est du type donné par la relation suivante :
C (I) = ~ X (i) y (i + ~) i où : x (i) et y (i) sont les signaux à compa-rer, ~ est le décalage entre les signaux.
Le circuit 34 permet d'obtenir cette fonction de corrélation pour une valeur nulle du décalage entre les signaux. On obtient ainsi en sortie du circuit 34 un signal S1 qui est égal au signal de corrélation S0 entre les signaux à comparer quand leur décalage est nul et qui est inférieur à ce signal lorsqu'il existe un décalage entre les signaux à comparer.
La variation du rapport S1/S0 a été représen-tée en figure 3 en fonction d'un déphasage entre les si-gnaux à comparer.
On voit que ce rapport est égal à 1 lorsque le déphasage est nul ou multiple de 2 ~ , qu'il est égal à 0 pour des déphasages de 90 degrés, 270 degrés e~c... et qu'il est égal à -1 pour des déphasages de ~, 3 ~, etc.
(la variation de ce rapport entre les valeurs 1 et -1 suppose que les valeurs binaires du signal de sortie du circuit logique 32 sont 1 et -1).
Le graphe de la figure 3 montre que l'on a en fait une perte totale de corrélation en sortie du circuit 34 lorsque le déphasage entre les signaux à comparer est voisin de ~/2, 3~/2, etc... On peut éliminer cet inconvé-nient, en comparant une seconde fois les signaux analo-2~)46~2 giques initiaux, après avoir déphasé l'un d'entre eux de90 degrés. L'invention prévoit (figure 2) que les sorties des circuits 28 sont reliées aux entrées d'un circuit 36 ajoutant un décalage d'un quart de période T/4 à la fré-quence centrale de la bande passante des flltres 28 àl'un des signaux analogiques, par rapport à l'autre si-gnal analogique. Les sorties du circuit 36 sont reliées aux entrées positives de comparateurs 30 dont les sorties sont reliées aux entrées d'un circuit logique 32 identique au circuit 32 précédemment décrit. La sortie de ce circuit logique est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas 34 dont le signal de sortie S2 est comparable au signal de sortie S1 précité, mais est décalé par rapport à celui-ci. Le graphe de la figure 4 représente la variation du rapport S2/S0 en fonction d'un déphasage entre les signaux à comparer.
On voit qu'il suffit d'ajouter l'une à l'autre les valeurs absolues des rapports S1/S0 et S2/S0 pour ob-tenir un rapport qui est constant et égal à 1, quel que soit le déphasage entre les signaux.
Selon l'invention, les sorties des filtres 34 sont donc reliées aux entrées de circuits 38 de mise en valeur absolue (par exemple des circuits de redressement double alternance) dont les sorties sont reliées aux en-trées d'un circuit additionneur 40. Le signal de sortie S
du circuit 40 est un signal de corrélation qui est sensi-blement indépendant du décalage entre les signaux à com-parer, et dont la variation du rapport au signal de cor-rélation S0 est représentée figure 5.
Ce signal S peut être appliqué à l'entrée d'un circuit 42 de lissage tel qu'un filtre passe-bas, dont la sortie est reliée à l'en~rée positive d'un comparateur 44. L'entrée négative de ce comparateur reçoit une ten-sion de valeur prédéterminée à laquelle est comparé le signal de sortie du circuit 42. Le signal de sortie du comparateur 44 est applicable à une entrée du mlcropro-2 0 4 6 ~ ~ 2 cesseur 20 de l'appareil 14 de la figure 1.
Le fonctionnement de ce dispositif découle de ce qui précède :
- les signaux audio ou vidéo produits par les récepteurs 10 et 16 sont appliqués aux circuits de mise à
niveau 26, puis traités par les filtres passe-bande 28 et transformés en signaux logiques binaires par les compara-teurs 30. Ils sont ensui~e comparés entre eux par le cir-cuit logique 32, une première fois directement, une se-conde fois après que l'un de ces signaux ait subi un dé-calage d'un quart de période à la fréquence centrale de la bande passante des filtres 28, des signaux de cor-rélation sont établis par les filtres passe-bas 34, et les valeurs absolues de ces signaux sont ajoutées pour obtenir un signal de corrélation peu dépendant du déca-lage entre les signaux analogiques initiaux. Ce signal de corrélation est lissé et comparé à une valeur prédétermi-née. S'il est supérieur à cette valeur, les signaux ana-logiques seront considérés comme identiques, tandis qu'ils seront considérés comme différents l'un de l'autre si le signal de corrélation est inférieur à la valeur prédéterminée.
Le dispositif de corrélation, dont les compo-sants essentiels ont été représentés en figure 2, est donc relativement simple et a l'avantage important de travailler sur un seul bit, au contraire des systèmes comparables de calcul numérique utilisés dans la tech-nique antérieure, qui fonctionnent en général sur 8 ou 16 bits de résolution numérique.
Une variante de réalisation du dispositif est représenté schématiquement en figure 6. Dans cette va-riante, la sortie de chaque circuit OU exclusif 32 pilote un circuit compteur-décompteur 46, qui compte par augmen-tation quand le signal de sortie du circuit 32 est au ni-veau +1, et par diminution quand ce signal de sortie est au niveau -1. Un circuit de temporisation 48 associé à
20~6~2 une horloge 50 remet pérlodlquement à zéro les circuits 46. Au bout d'un temps T, la somme des valeurs absolues des contenus des deux clrcuits 46 est calculée par un circuit additionneur 52 et comparée par un circuit 54 à
un double seuil (seuils symétriques par rapport à zéro).
La sortie du comparateur 54 fournit un signal de décision de corrélation ou de non-corrélation entre les signaux analogiques initiaux.
Le circuit additionneur 52 effectue soit la somme des signaux S1 et S2 des circuits 46 quand ils sont de même signe, soit leur soustraction quand ils sont de signe contraire. Il est commandé pour cela par les bits de signe sl et s2 des signaux S1 et S2.
L'invention est bien entendu applicable à
d'autres signaux analogiques que les signaux audio et vi-déo, et elle s'appllque également à des signaux analo-giques qui varient en fonction d'un autre paramètre que le temps.
- la figure 1 représente schématiquement un exemple d'application du dispositif de corrélation selon l'invention;
- la figure 2 représente schématiquement les circuits essentiels du dispositif selon l'invention;
- les figures 3, 4 et 5 sont des graphes re-présentant des variations de signaux de corrélation en fonction du déphasage entre deux signaux analogiques com-parés;
- la figure 6 représente schématiquement une variante de réalisation du dispositif selon l'invention.
Pour mieux faire comprendre l'intérêt de l'invention, on se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un exemple d'application du procédé et du dis-positif selon l'invention.
La référence 10 désigne un récepteur de radio ou de télévision, relié à une antenne 12 et associé à un appareil 14 de détection de la fréquence sur laquelle est accordé le récepteur 10.
Cet appareil 19 comprend un récepteur de réfé-rence 16, également relié à l'antenne 12, un dispositif de corrélation 18 selon l'invention, un micro-processeur de traitement de l'information, une mémoire 22 d'enregistrement de données, un circuit 24 d'interface électronique permettant de piloter le récepteur 16 sous commande du micro-processeur 20, et une horloge de data-tion 25.
Les sorties des récepteurs 10 et 16 sont re-liées aux entrées du dispositif de corrélation 18 dont la sortie est reliée à une entrée du micro-processeur 20.
Celui-ci, au moyen de l'interface 24, réalise un balayage systématique des fréquences reçues par le récepteur 16 de 2046fi~
référence, dont les signaux de sortie sont comparés à
ceux du récepteur 10 par le dlspositif 18. La corrélation entre ces signaux établit que les récepteurs 10 et 16 sont réglés sur la même fréquence. Les dates de corréla-tion et les fréquences correspondantes sont enregistréesdans la mémoire 22 d'où elles peuvent etre ensuite extra-ites et utilisées.
La figure 2 représente schématiquement la constitution d'un dispositif 18 de corrélation selon l'invention.
Dans ce dispositif, les signaux audio ou vidéo produits par les récepteurs 10 et 16 sont appliqués à des circuits d'entrée comprenant notamment des circuits 26 de mise à niveau, tels que des circuits à contrôle automa-tique de gain, générant des signaux analogiques ayant desniveaux de tension maximale déterminés, et des filtres passe-bande 28, permettant de réduire la gamme de fré-quences des signaux à une bande prédéterminée.
La bande passante des filtres 28 est par exemple d'un octave ou plus (par exemple 500-1000 Hz) pour des signaux audio. Pour des signaux vidéo, elle est par exemple de 500 kHz à 1 MHz.
La sortie de chaque filtre 28 est appliquée à
l'entrée d'un circuit 30 de transformation du signal ana-logique en signal logique binaire par comparaison à unevaleur prédéterminée, qui est de préférence la valeur zéro. Les circuits 30 peuvent donc être de simples compa-rateurs, dont les entrées positives reçoivent les signaux de sortie des filtres 28 et dont les entrées négatives sont reliées à la masse.
Les sorties des deux comparateurs 30 sont re-llées aux deux entrées d'un circuit logique 32 du type OU
exclusif, dont le signal de sortie est un signal logique binaire, de niveau haut (par exemple 1) quand les deux signaux d'entrée sont identiques, et de niveau bas (0 ou 1), quand les deux signaux d'entrée sont différents. La :
fonction du circuit 32 est donc équivalente à une multi-plication logique.
La sortie du circuit 32 est reliée à un filtre passe-bas 34 qui réalise une sommation des signaux de sortie du circuit logique 32, et qui produit un signal de corrélation entre les signaux à comparer.
On sait qu'une fonction de corrélation est du type donné par la relation suivante :
C (I) = ~ X (i) y (i + ~) i où : x (i) et y (i) sont les signaux à compa-rer, ~ est le décalage entre les signaux.
Le circuit 34 permet d'obtenir cette fonction de corrélation pour une valeur nulle du décalage entre les signaux. On obtient ainsi en sortie du circuit 34 un signal S1 qui est égal au signal de corrélation S0 entre les signaux à comparer quand leur décalage est nul et qui est inférieur à ce signal lorsqu'il existe un décalage entre les signaux à comparer.
La variation du rapport S1/S0 a été représen-tée en figure 3 en fonction d'un déphasage entre les si-gnaux à comparer.
On voit que ce rapport est égal à 1 lorsque le déphasage est nul ou multiple de 2 ~ , qu'il est égal à 0 pour des déphasages de 90 degrés, 270 degrés e~c... et qu'il est égal à -1 pour des déphasages de ~, 3 ~, etc.
(la variation de ce rapport entre les valeurs 1 et -1 suppose que les valeurs binaires du signal de sortie du circuit logique 32 sont 1 et -1).
Le graphe de la figure 3 montre que l'on a en fait une perte totale de corrélation en sortie du circuit 34 lorsque le déphasage entre les signaux à comparer est voisin de ~/2, 3~/2, etc... On peut éliminer cet inconvé-nient, en comparant une seconde fois les signaux analo-2~)46~2 giques initiaux, après avoir déphasé l'un d'entre eux de90 degrés. L'invention prévoit (figure 2) que les sorties des circuits 28 sont reliées aux entrées d'un circuit 36 ajoutant un décalage d'un quart de période T/4 à la fré-quence centrale de la bande passante des flltres 28 àl'un des signaux analogiques, par rapport à l'autre si-gnal analogique. Les sorties du circuit 36 sont reliées aux entrées positives de comparateurs 30 dont les sorties sont reliées aux entrées d'un circuit logique 32 identique au circuit 32 précédemment décrit. La sortie de ce circuit logique est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas 34 dont le signal de sortie S2 est comparable au signal de sortie S1 précité, mais est décalé par rapport à celui-ci. Le graphe de la figure 4 représente la variation du rapport S2/S0 en fonction d'un déphasage entre les signaux à comparer.
On voit qu'il suffit d'ajouter l'une à l'autre les valeurs absolues des rapports S1/S0 et S2/S0 pour ob-tenir un rapport qui est constant et égal à 1, quel que soit le déphasage entre les signaux.
Selon l'invention, les sorties des filtres 34 sont donc reliées aux entrées de circuits 38 de mise en valeur absolue (par exemple des circuits de redressement double alternance) dont les sorties sont reliées aux en-trées d'un circuit additionneur 40. Le signal de sortie S
du circuit 40 est un signal de corrélation qui est sensi-blement indépendant du décalage entre les signaux à com-parer, et dont la variation du rapport au signal de cor-rélation S0 est représentée figure 5.
Ce signal S peut être appliqué à l'entrée d'un circuit 42 de lissage tel qu'un filtre passe-bas, dont la sortie est reliée à l'en~rée positive d'un comparateur 44. L'entrée négative de ce comparateur reçoit une ten-sion de valeur prédéterminée à laquelle est comparé le signal de sortie du circuit 42. Le signal de sortie du comparateur 44 est applicable à une entrée du mlcropro-2 0 4 6 ~ ~ 2 cesseur 20 de l'appareil 14 de la figure 1.
Le fonctionnement de ce dispositif découle de ce qui précède :
- les signaux audio ou vidéo produits par les récepteurs 10 et 16 sont appliqués aux circuits de mise à
niveau 26, puis traités par les filtres passe-bande 28 et transformés en signaux logiques binaires par les compara-teurs 30. Ils sont ensui~e comparés entre eux par le cir-cuit logique 32, une première fois directement, une se-conde fois après que l'un de ces signaux ait subi un dé-calage d'un quart de période à la fréquence centrale de la bande passante des filtres 28, des signaux de cor-rélation sont établis par les filtres passe-bas 34, et les valeurs absolues de ces signaux sont ajoutées pour obtenir un signal de corrélation peu dépendant du déca-lage entre les signaux analogiques initiaux. Ce signal de corrélation est lissé et comparé à une valeur prédétermi-née. S'il est supérieur à cette valeur, les signaux ana-logiques seront considérés comme identiques, tandis qu'ils seront considérés comme différents l'un de l'autre si le signal de corrélation est inférieur à la valeur prédéterminée.
Le dispositif de corrélation, dont les compo-sants essentiels ont été représentés en figure 2, est donc relativement simple et a l'avantage important de travailler sur un seul bit, au contraire des systèmes comparables de calcul numérique utilisés dans la tech-nique antérieure, qui fonctionnent en général sur 8 ou 16 bits de résolution numérique.
Une variante de réalisation du dispositif est représenté schématiquement en figure 6. Dans cette va-riante, la sortie de chaque circuit OU exclusif 32 pilote un circuit compteur-décompteur 46, qui compte par augmen-tation quand le signal de sortie du circuit 32 est au ni-veau +1, et par diminution quand ce signal de sortie est au niveau -1. Un circuit de temporisation 48 associé à
20~6~2 une horloge 50 remet pérlodlquement à zéro les circuits 46. Au bout d'un temps T, la somme des valeurs absolues des contenus des deux clrcuits 46 est calculée par un circuit additionneur 52 et comparée par un circuit 54 à
un double seuil (seuils symétriques par rapport à zéro).
La sortie du comparateur 54 fournit un signal de décision de corrélation ou de non-corrélation entre les signaux analogiques initiaux.
Le circuit additionneur 52 effectue soit la somme des signaux S1 et S2 des circuits 46 quand ils sont de même signe, soit leur soustraction quand ils sont de signe contraire. Il est commandé pour cela par les bits de signe sl et s2 des signaux S1 et S2.
L'invention est bien entendu applicable à
d'autres signaux analogiques que les signaux audio et vi-déo, et elle s'appllque également à des signaux analo-giques qui varient en fonction d'un autre paramètre que le temps.
Claims
REVENDICATIONS
1. Procédé de comparaison de deux signaux ana-logiques variables, consistant à établir un signal de corrélation entre les signaux analogiques et à vérifier à
partir des valeurs de ce signal s'il y a identité ou non entre les signaux analogiques, caractérisé en ce que, les signaux à comparer étant soit identiques mais décalés dans le temps, soit différents, et couvrant une bande de fréquences prédéterminée, il consiste :
- à transformer lesdits signaux analogiques en signaux logiques binaires, à appliquer ces derniers aux entrées d'un circuit logique (32) du type OU exclusif ou multiplieur, puis à appliquer une fonction somme au si-gnal de sortie de ce circuit logique pour obtenir un pre-mier signal de corrélation S1, - à effectuer également ces opérations sur lesdits signaux analogiques après avoir décalé l'un d'eux d'un intervalle égal à 1/4 de période à la fréquence cen-trale de la bande de fréquences précitée, pour obtenir un deuxième signal de corrélation S2, - et à faire la somme des valeurs absolues des premier et deuxième signaux de corrélation pour obtenir un troisième signal de corrélation S sensiblement indé-pendant d'un décalage dans le temps entre les signaux analogiques précités.
2. Procédé selon la revendication 1, caracté-risé en ce qu'il consiste à effectuer un lissage du troi-sième signal de corrélation S avant de le comparer à une valeur prédéterminée pour vérifier l'identité ou un dé-faut d'identité entre les signaux analogiques précités.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, ca-ractérisé en ce qu'il consiste à sélectionner la bande de fréquences précitée dans une gamme de fréquences couverte par les signaux analogiques, et à ne considérer que les variations de ces signaux dans ladite bande de fré-quences.
4. Procédé selon l'une des revendications pré-cédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à transformer chaque signal analogique en signal logique binaire par détection des passages par zéro de ce signal analogique, et par attribution d'une première valeur logique au si-gnal lorsqu'il est positif et d'une seconde valeur lo-gique lorsqu'il est négatif.
5. Procédé selon l'une des revendications pré-cédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à relier la sortie du circuit logique (32) à un filtre passe-bas (34) pour réaliser la fonction somme précitée.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à
4, caractérisé en ce qu'il consiste à relier la sortie du circuit logique (32) à un circuit compteur-décompteur (46) pour réaliser la fonction somme précitée.
7. Procédé selon l'une des revendications pré-cédentes, caractérisé en ce que les signaux analogiques à
comparer sont des signaux audio produits par exemple par des récepteurs radio, ou des signaux vidéo produits par exemple par des récepteurs de télévision.
8. Dispositif de comparaison de deux signaux analogiques variables, comprenant des moyens d'établissement d'un signal de corrélation entre ces deux signaux analogiques et des moyens de comparaison de ce signal à une valeur prédéterminée pour vérifier s'il y a identité ou non entre les signaux analogiques, caracté-risé en ce que, ces signaux analogiques étant soit iden-tiques et décalés dans le temps, soit différents, et cou-vrant une bande de fréquences prédéterminée, ce disposi-tif comprend deux voies parallèles de traitement des si-gnaux analogiques dont l'une comprend des moyens (36) de décalage dans le temps de l'un des signaux par rapport à
l'autre, le décalage étant égal à 1/4 de période à la fréquence centrale de la bande de fréquences précitée, ces deux voies comprenant chacune en série des circuits (30) de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires, un circuit logique (32) du type multi-plieur ou OU exclusif, un circuit (34) d'établissement par sommation d'un signal S1, S2 de corrélation, et un circuit (38, 40, 52) d'addition des valeurs absolues des deux signaux de corrélation S1, S2, produisant en sortie un signal de corrélation S sensiblement indépendant d'un décalage dans le temps entre les signaux analogiques pré-cités.
9. Dispositif selon la revendication 8, carac-térisé en ce que la sortie du circuit d'addition (40) est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas (42) réalisant un lissage du signal de corrélation S.
10. Dispositif selon la revendication 9, ca-ractérisé en ce qu'il comprend en sortie un circuit (44) de comparaison du signal de corrélation S à un seuil pré-déterminé.
11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le circuit d'établissement par sommation de chaque signal de corrélation S1, S2 est un filtre passe-bas (34) dont la sortie est reliée à un circuit (38) de mise en valeur absolue tel qu'un circuit de redressement double alternance.
12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérise en ce que le circuit d'établissement de chaque signal de corrélation S1, S2 est un compteur-décompteur (46) associé à un circuit (48) de remise à
zéro périodique.
13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend des circuits d'entrée constitués par un circuit (26) de mise à niveau, tel qu'un circuit à contrôle automatique de gain, et par un filtre passe-bande (28) dont la bande passante corres-pond à la bande de fréquences prédéterminée précitée.
19. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que les circuits de transforma-tion en signaux logiques binaires comprennent des cir-cuits (30) de comparaison des signaux analogiques à une valeur déterminée, en particulier la valeur zéro.
1. Procédé de comparaison de deux signaux ana-logiques variables, consistant à établir un signal de corrélation entre les signaux analogiques et à vérifier à
partir des valeurs de ce signal s'il y a identité ou non entre les signaux analogiques, caractérisé en ce que, les signaux à comparer étant soit identiques mais décalés dans le temps, soit différents, et couvrant une bande de fréquences prédéterminée, il consiste :
- à transformer lesdits signaux analogiques en signaux logiques binaires, à appliquer ces derniers aux entrées d'un circuit logique (32) du type OU exclusif ou multiplieur, puis à appliquer une fonction somme au si-gnal de sortie de ce circuit logique pour obtenir un pre-mier signal de corrélation S1, - à effectuer également ces opérations sur lesdits signaux analogiques après avoir décalé l'un d'eux d'un intervalle égal à 1/4 de période à la fréquence cen-trale de la bande de fréquences précitée, pour obtenir un deuxième signal de corrélation S2, - et à faire la somme des valeurs absolues des premier et deuxième signaux de corrélation pour obtenir un troisième signal de corrélation S sensiblement indé-pendant d'un décalage dans le temps entre les signaux analogiques précités.
2. Procédé selon la revendication 1, caracté-risé en ce qu'il consiste à effectuer un lissage du troi-sième signal de corrélation S avant de le comparer à une valeur prédéterminée pour vérifier l'identité ou un dé-faut d'identité entre les signaux analogiques précités.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, ca-ractérisé en ce qu'il consiste à sélectionner la bande de fréquences précitée dans une gamme de fréquences couverte par les signaux analogiques, et à ne considérer que les variations de ces signaux dans ladite bande de fré-quences.
4. Procédé selon l'une des revendications pré-cédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à transformer chaque signal analogique en signal logique binaire par détection des passages par zéro de ce signal analogique, et par attribution d'une première valeur logique au si-gnal lorsqu'il est positif et d'une seconde valeur lo-gique lorsqu'il est négatif.
5. Procédé selon l'une des revendications pré-cédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à relier la sortie du circuit logique (32) à un filtre passe-bas (34) pour réaliser la fonction somme précitée.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à
4, caractérisé en ce qu'il consiste à relier la sortie du circuit logique (32) à un circuit compteur-décompteur (46) pour réaliser la fonction somme précitée.
7. Procédé selon l'une des revendications pré-cédentes, caractérisé en ce que les signaux analogiques à
comparer sont des signaux audio produits par exemple par des récepteurs radio, ou des signaux vidéo produits par exemple par des récepteurs de télévision.
8. Dispositif de comparaison de deux signaux analogiques variables, comprenant des moyens d'établissement d'un signal de corrélation entre ces deux signaux analogiques et des moyens de comparaison de ce signal à une valeur prédéterminée pour vérifier s'il y a identité ou non entre les signaux analogiques, caracté-risé en ce que, ces signaux analogiques étant soit iden-tiques et décalés dans le temps, soit différents, et cou-vrant une bande de fréquences prédéterminée, ce disposi-tif comprend deux voies parallèles de traitement des si-gnaux analogiques dont l'une comprend des moyens (36) de décalage dans le temps de l'un des signaux par rapport à
l'autre, le décalage étant égal à 1/4 de période à la fréquence centrale de la bande de fréquences précitée, ces deux voies comprenant chacune en série des circuits (30) de transformation des signaux analogiques en signaux logiques binaires, un circuit logique (32) du type multi-plieur ou OU exclusif, un circuit (34) d'établissement par sommation d'un signal S1, S2 de corrélation, et un circuit (38, 40, 52) d'addition des valeurs absolues des deux signaux de corrélation S1, S2, produisant en sortie un signal de corrélation S sensiblement indépendant d'un décalage dans le temps entre les signaux analogiques pré-cités.
9. Dispositif selon la revendication 8, carac-térisé en ce que la sortie du circuit d'addition (40) est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas (42) réalisant un lissage du signal de corrélation S.
10. Dispositif selon la revendication 9, ca-ractérisé en ce qu'il comprend en sortie un circuit (44) de comparaison du signal de corrélation S à un seuil pré-déterminé.
11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le circuit d'établissement par sommation de chaque signal de corrélation S1, S2 est un filtre passe-bas (34) dont la sortie est reliée à un circuit (38) de mise en valeur absolue tel qu'un circuit de redressement double alternance.
12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérise en ce que le circuit d'établissement de chaque signal de corrélation S1, S2 est un compteur-décompteur (46) associé à un circuit (48) de remise à
zéro périodique.
13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend des circuits d'entrée constitués par un circuit (26) de mise à niveau, tel qu'un circuit à contrôle automatique de gain, et par un filtre passe-bande (28) dont la bande passante corres-pond à la bande de fréquences prédéterminée précitée.
19. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que les circuits de transforma-tion en signaux logiques binaires comprennent des cir-cuits (30) de comparaison des signaux analogiques à une valeur déterminée, en particulier la valeur zéro.
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| FR8915906A FR2655439B1 (fr) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | Procede et dispositif de comparaison de deux signaux analogiques variables. |
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