FR2707816A1 - Procédé et dispositif de codage d'un signal, pour le traitement, la transmission et le stockage de l'information associée. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un Procédé et dispositif de codage d'un signal, pour le traitement, la transmission et le stockage de l'information associée. Le procédé est caractérisé en ce qu'il fait intervenir une première opération de codage du signal, le signal étant codé suivant une conversion déterminée en fonction de l'application à laquelle il est affecté, par exemple analogique-numérique en M états ou niveaux discrets traduisant l'information à traiter, N supports de l'information ainsi codée, chaque support portant un état de l'information à un moment déterminé, l'ensemble des N supports portant une composante élémentaire ou mot de l'information et l'ensemble des mots constituant l'information à traiter, et une opération consistant à comparer l'expression de cette conversion à une valeur de référence, issue d'un traitement des signaux utilisés.

Description

Procédé et dispositif de codage d'un signal, pour le traitement, la

transmission et le stockage de

l'information associée.

L'invention se rapporte aux techniques de codage du signal pour améliorer le traitement, la transmission et le

stockage de l'information qu'il représente.

L'information, pour être traitée, transmise d'un point à un autre ou d'un organe de traitement ou d'exploitation à un autre, stockée..., doit être convertie en un signal généralement physique et le plus souvent électromagnétique (électrique, hertzien, lumineux, magnétique...) mais parfois aussi sonore, ou encore chimique, ou autre, propre à en permettre le traitement,

la transmission et/ou le stockage.

C'est par modulation du signal qu'on le rend représentatif d'une information. Cette modulation peut porter sur l'amplitude du signal, sur sa fréquence ou sa phase dans le cas d'un signal périodique, sur la largeur d'impulsion ou sur le rapport cyclique dans le cas d'un signal impulsionnel, sur sa polarisation en particulier

dans le cas d'un signal lumineux...

Par ailleurs, cette modulation du signal peut donner une représentation analogique de l'information ou une

représentation numérisée de cette même information.

Lorsque le signal donne une représentation analogique de l'information, la grandeur du signal significative de l'information (celle sur laquelle s'effectue la modulation) lui est directement liée à chaque instant selon un rapport de proportionnalité bien déterminé (pas nécessairement linéaire, mais clairement défini en sorte que l'opération inverse de démodulation, qui permettra de restituer l'information ou plus précisément une "image" de cette information, soit possible avec les techniques connues avec un minimum d'altération de cette information ou du moins de la perception que l'on en aura). L'évolution du signal dans le temps reproduit en continu celle de l'information: dans le cas d'un stockage d'une information sonore sur une bande magnétique par exemple, la lecture de la bande permet de restituer l'information avec son évolution dans le temps et on cherche alors à contenir les altérations inhérentes au traitement du signal et à son stockage à un niveau suffisamment faible pour que l'oreille de l'auditeur ne puisse pas les déceler. Sous cette forme analogique, un signal est, à lui seul, représentatif d'une information et de son évolution dans le temps, mais plusieurs signaux peuvent être associés sur un seul support pour traiter simultanément plusieurs informations, comme par exemple en radio stéréo, ou aussi en TV SECAM (dans ce cas, on associe un signal de luminance à deux signaux de chrominance et à un signal de bande son, mais avec la particularité de pratiquer une transmission séquentielle des signaux luminance et chrominance, et d'effectuer un balayage des pixels constitutifs de l'image, elle-même "figée" et saisie périodiquement: on n'a donc alors pas au sens décrit ci-dessus une représentativité en continu du signal par rapport à

l'information).

Lorsque le signal donne une représentation numérique de l'information, celle-ci est tout d'abord échantillonnée (c'est-à-dire que l'on considère l'information non pas dans son déroulement continu dans le temps, mais au travers d'une succession d'échantillons pris périodiquement sur cette information), puis chaque échantillon est converti en une valeur numérique sur une échelle prédéterminée (cette conversion entraîne par ailleurs le plus souvent une erreur d'arrondi dont le maximum est l'échelon élémentaire de cette échelle de conversion), et cette valeur numérique module le signal qui sera utilisé pour représenter l'information. En fait, les techniques utilisées actuellement conduisent le plus souvent à exprimer la valeur numérique de l'échantillon sous forme d'un nombre binaire, et hormis le cas d'une information de type booléen (OUI/NON), à exprimer cette valeur par un "mot binaire" de 8, 16, 32, voire même 64 bits... Ces bits peuvent être transmis successivement sur un signal unique pour constituer en mode série le mot binaire donnant la valeur de l'échantillon considéré de l'information (puis leur succession être représentative des échantillons successifs..., ou groupée en éléments plus importants significatifs de mots dans le sens habituel du terme, c'est-à-dire d'instructions ou de commentaires, par exemple si l'information a déjà un tel caractère), mais avec un débit d'information d'autant plus faible que chaque mot est constitué d'un plus grand nombre de bits. C'est pour cette raison de limitation de débit que l'on opte chaque fois qu'on le peut pour une transmission en mode parallèle plutôt qu'en mode série: il faut alors autant de signaux qu'il y a de bits constitutifs du mot binaire et l'ensemble des supports de ces signaux (par exemples les pistes conductrices sur une pastille de silicium) constitue ce que l'on appelle un bus. Une illustration très actuelle de ce genre d'application est donnée par le micro- processeur qui constitue le coeur des micro-ordinateurs. Il communique avec son environnement (disque dur, lecteurs de disquettes, écran, clavier, interface de sortie pour imprimante et pour modem...) par des groupes de liaisons électriques -le signal utilisé par les générations actuelles de micro-processeurs est électrique- qui constituent des bus de donnée d'une part, et d'adresse d'autre part. De plus en plus fréquemment, on utilise aussi un bus dit local particulièrement dédié aux transferts à très grande vitesse, en particulier à destination de l'écran d'affichage et des unités de stockage. Chacun de ces bus est actuellement constitué d'au moins 16 liaisons (16 bits), mais souvent de 32, et même de 64! L'inconvénient majeur de la représentation analogique de l'information tient au fait qu'au cours et du fait de son traitement, de sa transmission, de son stockage, le signal représentatif de l'information s'altère de façon généralement insidieuse et mal identifiée en sorte qu'il est très difficile, voire

impossible, de le régénérer efficacement.

L'avantage de la représentation numérique de l'information tient à ce que, hormis l'arrondi de conversion précité -on peut le rendre acceptable en adoptant une échelle de conversion appropriée- et hormis le fait que l'on ne connaît pas l'information dans

l'intervalle de temps entre deux échantillons successifs -

on peut réduire cet intervalle de temps en augmentant la fréquence d'échantillonnage-, on maîtrise très bien les techniques de reconditionnement du signal, en sorte que

l'information ne subit plus d'altération après.

L'inconvénient de la représentation numérique de l'information tient en mode série à la limitation de débit déjà évoquée, et en mode parallèle à la multiplication des signaux et donc des supports de ces signaux, qui introduit dans la conception des circuits et en particulier de ceux internes aux micro-processeurs et aux ordinateurs, des

limitations matérielles.

L'invention vise, tout en conservant les avantages reconnus à la représentation numérique de l'information (possibilité de reconditionner le signal représentatif de l'information pour éliminer toute altération après l'opération de conversion), à en repousser les limites évoquées ci-dessus, en mettant en oeuvre, après échantillonnage, une conversion de l'information sous une

forme numérique du signal modulé qui la représente.

Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que cette conversion met en oeuvre conjointement: - l'expression de cette forme numérique selon une base supérieure à 2 (la base 2 ou binaire est actuellement d'usage quasi exclusif en traitement informatique matériel), - la conversion de cette forme numérique en une modulation "quantifiée", en ce sens qu'elle peut prendre autant d'états significatifs discrets qu'en comporte la base numérique choisie, et que chacun de ces états, présente la double caractéristique de tolérer de part et d'autre d'une valeur pivot une plage de valeurs assimilées à l'état considéré, et d'être séparé de ses voisins par une "zone interdite", et - l'expression de cette conversion non pas en valeur absolue de la modulation du signal ou du jeu de signaux utilisés ainsi qu'il est de coutume, mais en valeur relative, soit relativement à un signal de référence produit en même temps et qui subissant les mêmes traitement, transmission, stockage..., évolue de façon concomitante, soit de préférence à celle de l'ensemble des signaux du jeu utilisé et plus particulièrement à la somme des modulations que portent ces signaux, en n'utilisant

aucun signal de modulation nulle.

L'utilisation conjointe de ces trois moyens (base supérieure à 2, modulation quantifiée, expression en valeur relative) pour coder le signal et lui faire "'porter" l'information constitue le procédé de l'invention. Il résulte de cette disposition que l'utilisation d'une base supérieure à 2, permet d'augmenter de façon d'autant plus significative les performances que la base choisie est plus importante, car cela permet de réduire le nombre de signaux à associer pour constituer le "mot" élémentaire qui exprime la forme numérique de

l'échantillon considéré de l'information.

Simultanément, l'utilisation d'une modulation quantifiée permet de reconditionner le signal en utilisant les techniques connues, avant que les altérations qu'il subit du fait de son traitement, de sa transmission de son stockage..., ne l'aient tellement éloigné de la valeur pivot qu'il se trouve en "zone interdite" (dans cette éventualité, l'altération est clairement identifiée et on peut signaler le défaut pour déclencher une procédure appropriée, telle qu'un recommencement de l'opération en

cause, par exemple...).

L'expression en valeur relative permet de

s'affranchir des dérives.

Dans certains cas, en particulier de stockage de l'information par gravure (disques optiques par exemple), dans lesquels on ne craint pas une altération du signal représentatif de cette information, on se dispensera d'appliquer le troisième moyen (expression en valeur

relative) pour accroître les performances procurées.

En d'autres termes, il est proposé selon l'invention un procédé de codage d'un signal, caractérisé en ce qu'il fait intervenir une première opération de codage du signal, le signal étant codé suivant une conversion déterminée en fonction de l'application à laquelle il est affecté, par exemple analogique-numérique en M états ou niveaux discrets traduisant l'information à traiter, N supports de l'information ainsi codée, chaque support portant un état de l'information à un moment déterminé, l'ensemble des N supports portant une composante élémentaire ou mot de l'information et l'ensemble des mots constituant l'information à traiter, et une opération consistant à comparer l'expression de cette conversion à une valeur de référence, issue d'un traitement des signaux utilisés. Chacun des mots est constitué de l'ensemble des états respectifs de chacun des N signaux utilisés, chacun ayant un état parmi les M possibles. La somme desdits états représente une valeur de référence, qui permet d'extraire l'information de cette combinaison de N

signaux.

Eventuellement, si la comparaison n'est pas utile (cas d'information figée sur support, gravée sur le

support), cette référence peut ne pas être utilisée.

Ce faisant selon l'invention, d'une part en enrichissant les messages émis par chaque mot, on peut diminuer le nombre de supports nécessaires pour le transport de l'information globale et, d'autre part, le traitement étant établi en valeur relative (relativement à l'information ou à une référence additionnelle), on s'affranchit des dérives inévitables pouvant affecter les

états individuels de l'information traitée.

Les moyens supports de l'information sont divers, étant liés à la nature du signal utilisé pour représenter 7 l'information à la sortie du codage. Ils peuvent être constitués par au moins un simple conducteur électrique pour un signal codé sous forme de courant ou impulsion électrique, au moins un guide optique pour un signal codé sous forme lumineuse, par exemple de type à fibres optiques, au moins un milieu gazeux pour un signal à rayonnement électromagnétique, hertzien ou lumineux, au moins un milieu fluidique ou gazeux pour un signal sonore, etc.10 Naturellement, l'information ainsi traitée sera convertie en sortie en fonction de l'application à conduire ultérieurement, par exemple pour commander une unité périphérique d'impression, d'affichage de message, commander des actionneurs d'un process, l'algorithme de15 conversion étant adapté d'une part à l'information traitée sur lesdits supports et d'autre part à l'application

effectuée. Les caractéristiques du codage doivent être l'objet d'une convention suffisamment précise et complète pour que l'opération de décodage permette de restituer20 l'information.

L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité.

L'invention est illustrée ci-après à l'aide d'exemples de réalisation et en référence au dessin annexé, sur lequel: - La figure 1 est un schéma-bloc d'un dispositif de traitement de l'information selon l'invention, et - Les figures 2 à 8 sont des diagrammes de traitement de signal de ce dispositif, et

- Les figures 9 et 10 montrent un autre exemple de réalisation.

Comme représenté à la figure 1, le dispositif de traitement selon l'invention met en oeuvre une unité source d'information 1 délivrant un signal analogique électrique, un convertisseur analogique-numérique 3 du signal, un bus 5 de transport du signal converti et une unité de traitement 7 de l'information. Le convertisseur 3 effectue le codage du signal analogique source en un signal sous forme quantifiée à M états discrets, comme illustré ci-après. Ces états peuvent correspondre à une décomposition traduite sous forme d'impulsions électriques et dont la quantification correspond à l'algorithme de conversion du convertisseur. Le bus 5 comporte 5 éléments conducteurs 11 (N = 5) transportant le signal codé à l'unité de traitement 7 de l'information. Les éléments conducteurs Il transportent

chacun des niveaux quantifiés du signal codé.

L'unité de traitement 7 de l'information exécute

l'application à laquelle est affecté le signal source.

Cette unité peut être une unité centrale, une unité périphérique ou une unité de commande d'actionneurs d'un process comme précité. Naturellement, le signal source est intimement lié à l'application envisagée et, par

conséquent, la conversion de signal dont elle dépend.

Le signal à l'entrée du convertisseur est représenté par un graphique à la figure 2. La grille de conversion est illustrée par l'échelle de décomposition du signal correspondant aux segments horizontaux réguliers sur la

courbe du signal (droite dans l'exemple pour simplifier).

On a supposé que la conversion est effectuée dans le cadre à traits interrompus correspondant à l'information utile du signal à traiter. La limite supérieure correspond donc à 100% de l'information à traiter. L'échelle de conversion (segments sur la droite) est effectuée par

dixième de la totalité de l'information.

Le signal à la sortie du convertisseur est représenté sur la même échelle graphique à la figure 3. Le signal de sortie est quantifié en M = 9 valeurs discrètes ou niveaux discrets séparés de plages interdites. Dans la conversion en objet, il apparaît ainsi en sortie dans l'espace de temps a t correspondant au moment de l'échantillonnage 9 niveaux discrets du signal, correspondant à l'échelle de conversion précitée au

1/lOème de la totalité.

Ces niveaux discrets de l'information sont portés individuellement, un parmi les M niveaux, par chacun des

éléments 11 du bus.

On a représenté (Figures 4-7) un exemple d'un mot de l'information traitée au moment t. La figure 4 représente un niveau X1 à 30% porté par l'élément 111 du bus, la figure 5 un niveau X2 à 20% porté par l'élément 112 du bus, la figure 6 un niveau X3 à 40% porté par l'élément 113 du bus et la figure 7 un niveau X4 à 10% porté par l'élément 114 du bus. La figure 8 représente le niveau total représentant la somme des niveaux X1, X2, X3, X4 soit 100% de l'information et qui est transmis avec chacun des mots (X1, X2, X3, X4) sur l'élément 115 au

moment At.

L'information comporte chacune des combinaisons formant les mots de l'information dans des séquences

successives At.

La détermination du nombre de mots différents peut être exprimée de façon générale en fonction des paramètres suivants: N: nombre de signaux modulés associés (en série ou

en parallèle) pour constituer un "mot" selon l'invention.

P: nombre corrigé de signaux pour tenir compte des restrictions déjà évoquées du fait du troisième moyen

énoncé ci-dessus.

Q: intervalle entre états discrets successifs de modulation de chaque signal exprimé par rapport à la somme

des modulations des N signaux associés ramenée à l'unité.

R: premier état discret considéré exprimé relativement à la somme des modulations des N signaux associés ramenée à l'unité, à priori égal à l'intervalle Q, mais on peut choisir 2 x Q. 3 x Q..., pour s'éloigner de 0. S: dernier état discret (celui qui correspond à la plus forte modulation d'un signal), exprimé relativement à la somme des modulations des N signaux ramenée à l'unité, d'autant plus inférieur à 1 (100% de la somme des

modulations) que N est plus important.

M: nombre d'états discrets significatifs que peut

prendre la modulation de chacun des N signaux associés.

K: nombre de "mots" différents que l'on peut exprimer, selon l'invention, avec les paramètres N, Q et

R, choisis.

On pourra en fait définir l'ensemble du système, par les paramètres N, Q, et R, tous les autres en découlant normalement:

P = N -1

S = 1-(R* (N- 1)) = 1- (R*P)

M = (( S- R) /) + 1

L'analyse combinatoire nous permet de calculer le nombre de "mots" différents que l'on peut former selon l'invention avec un choix déterminé des paramètres N, Q, et R, qui détermine P et M, nombre qui est celui des combinaisons avec répétitions de M objets P à P, soit:

P M. (M+1). (M+2).... (M+P-1)

K = -----------------------

M P!

(P + 1).2 ( P + M - 1)

-- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

(M-î)!

(M - 1)!

P = C o - C - est le nombre de ( M + P - 1) combinaisons sans répétitions Le tableau 1 ci-après donne quelques valeurs de ce

nombre K de "mots" que l'on peut former selon l'invention.

N est compris entre 3 et 12, associé à une succession de valeurs décroissantes de Q échelonnées entre 0,125 et 0,001 avec R = Q. En colonne de gauche, on trouve Q exprimé en pour-cent et en dessous R exprimé en pour dix mille (dans ce tableau, on a choisi R = Q), puis, de gauche à droite, une succession de cellules correspondant respectivement à la valeur de Q en regard de laquelle elles se trouvent (et bien sûr à celle de N figurant en tête de leur colonne), chaque cellule mentionnant tout d'abord la valeur de M correspondant (la base numérique), en-dessous de laquelle on trouve, dans l'alignement de R la valeur de S comme elle en pour dix mille, et encore en dessous le nombre K de "mots" différents exprimé en entier lorsque c'est possible dans la place disponible, ou à défaut, en notation scientifique la lettre E se lisant ici

"... 10 puissance...

Le Tableau 2 ci-après donne le nombre de "mots" obtenus en binaire selon le nombre de bits du bus utilisé afin de pouvoir établir aisément des comparaisons avec le

procédé selon l'invention.

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A titre d'exemple de procédé utilisable pour convertir un nombre décimal noté X en valeur selon l'invention, on donne ci-après un petit algorithme en "Basic" qui effectue cette conversion pour N = 3 avec Q à choisir dans une sélection proposée ( 0,1 - 0,05 - 0,04) et avec R = Q, pour des entiers positifs compris entre O inclus et K - 1 inclus. Dans cet exemple, pour raison de commodité (avec l'écart le plus faible, Q = 0,04, on obtient M = 23, qui est inférieur au nombre de lettres de l'alphabet); le résultat de cette conversion est

représenté par un "mot" de 3 lettres.

DEFINT H-K, M-N, P, V, X: DEFSNG Q-S: N = 3

CLS: PRINT "Ecart Q entre états discrets successifs"

INPUT " 0,1 - 0,05 - 0,04 "; Q

IF Q <>.1 AND Q <>.05 AND Q <>.04 GOTO 1O

P- N - 1: R = Q: S = 1 - (P ' R): M = ((S - R) / Q) + 1

K= (M + P - 2) * (M + P - 1) / (1 * 2)

PRINT "Nombre entier décimal à convertir, entre O et"; K - 1;

INPUTX: IFX <> INT(X) ORX < O ORX > (K- 1) GOTO 10

V = O VT=O

FOR H = 1 TO M STEP 1: FOR I = 1 TO (M - (H - 1)) STEP 1

J = M - (H - 1) - (I - 1): IF V = X THEN GOSUB 20

V= V+ 1: NEXT I: NEXTH: STOP

PRINT X;" => "; îIRS(H + 64); CHR%(I + 64); CHR9(J + 64)

I = M - (H - 1): H = M: REURN

Il s'entend bien évidemment que cet algorithme ne constitue qu'un exemple de convention de conversion car il s'agit bien d'une convention qu'il importe de définir en sorte que l'opération inverse puisse être effectuée dans

les meilleures conditions.

Si, à titre de premier exemple, on désire exprimer selon l'invention des informations auparavant manipulées en octets sur bus 8 bits (8 conducteurs si le signal est électrique) qui peut donc exprimer 2 puissance 8 "mots" différents (256), on peut choisir les paramètres N = 3 (3 conducteurs si le signal est électrique), Q = 0,04 et R = Q. ce qui donne M = 23 (base numérique 23) états significatifs discrets et K = 276 "mots" différents que l'on peut exprimer. La somme des modulations des 3 signaux (N = 3) étant ramenée à l'unité, la succession des M = 23 états significatifs discrets est donc échelonnée de 0,04 en 0,04, c'est- à-dire de 4% en 4% de cette somme, entre R = Q = 0,04 (4%), et S = 0,92 (92% soit 100% - 2 fois 4%)

autour de leur valeur pivot.

Le Tableau 3 ci-après illustre cet exemple: En première colonne, apparaît la numérotation en base décimale de 0 à 275, puis à la colonne suivante les 276 "mots" différents obtenus selon l'invention avec un jeu de 3 signaux associés pouvant prendre chacun 23 états discrets différents notés par une lettre de A à W. et ensuite l'expression binaire correspondante (on voit qu'à partir de la position 256, il faut un 9ème bit). Toutefois à titre d'exemple et dans le cadre de ces paramètres, on pourrait adopter de part et d'autre de chaque valeur pivot une plage latérale assimilée à l'état considéré de 1%, et entre chacun de ces états une "zone interdite" de 2%: on aurait alors pour chacun des N = 3 signaux une "zone interdite" entre 0% et 3% de la somme de ces 3 signaux, puis le premier de ces 23 états noté ici A entre 3% et 5% (valeur pivot 4%), puis une nouvelle "zoneinterdite" entre 5% et 7%, puis le second état noté ici B entre 7% et 9% (valeur pivot 8%)... , ainsi que l'illustre le graphique annexé en figure 9, sur lequel on a porté en abscisses chacun des 23 états considérés, et en ordonnées les niveaux leur correspondant respectivement en mettant en évidence pour chacun d'eux la valeur pivot, les plages latérales assimilées, et les "zones interdites". La figure donne sur des graphiques une comparaison de l'expression d'une série de nombres pris pour exemple (214, puis 154, 87, 19, 207, 33 et 0) en binaire sur 8 lignes en partie gauche, et selon l'invention avec les paramètres ci-dessus sur 3 lignes en partie droite. Ces nombres sont représentés sur chacune des parties gauche (en binaire) et droite (selon l'invention) respectivement de gauche à droite avec correspondance verticale sur les lignes. On constate que dans ce cas 3 lignes suffisent pour porter le même message qu'un bus 8 bits et qu'avec les particularités de l'invention pour fiabiliser le process, le signal n'est jamais nul sur aucune de ces 3 lignes, et le signal sur chacune de ces lignes est toujours un multiple de 4% (avec les paramètres choisis) de la somme des signaux des 3 lignes considérées, et que cette somme ne change pas (hors dérives ou altérations), mais il en découle que l'on n'a pas réellement une base 23.

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On constate d'emblée les avantages qui découlent de l'adoption d'une base numérique nettement plus élevée que le binaire habituel, chose rendue possible sans réduire la fiabilité du process par la double exigence dont on l'a assortie de quantifier le signal et de le considérer en valeur relative et non pas en valeur absolue (cette dernière exigence réduit un peu l'avantage procuré par une base numérique plus élevée et conduit à une certaine redondance puisque elle se traduit par l'utilisation d'un signal supplémentaire pour former un "mot", mais si l'un des signaux est absent ou inutilisable, on peut cependant évaluer la somme, et reconstituer le signal absent). Cette réduction du nombre de signaux nécessaires pour exprimer un "mot" permet d'escompter un accroissement de vitesse dans le même rapport en mode série, ou des possibilités matérielles de loger davantage de circuits en mode parallèle et, par là, d'obtenir un accroissement de vitesse substantiel. Cela peut aussi permettre de réaliser d'autres standards plus appropriés au but poursuivi et ainsi d'obtenir de bien meilleurs résultats: par exemple, au lieu de réaliser un magnétoscope avec des têtes magnétiques montées sur un tambour tournant sur un axe incliné pour créer sur la bande magnétique des pistes obliques afin d'avoir avec une vitesse de défilement de bande réduite (durée d'enregistrement importante) une vitesse relative des têtes suffisamment élevée sur la bande magnétique pour "passer" le signal considéré, on pourrait réaliser avec une batterie de têtes alignées et fixes des pistes parallèles offrant des performances comparables ou supérieures tout en autorisant les techniques de montage du cinéma que ne permettent pas les

pistes obliques.

On pourrait, à partir de l'exemple exposé plus haut, et en conservant le même écart de 4% (Q = 0,04) et R = Q et en adoptant alors N = 8 (un nombre de signaux équivalent à celui de la solution binaire sur 8 bits avec laquelle on a effectué une comparaison et qui procure 256 "mots" différents), travailler sur une base numérique M = 18: on obtiendrait alors la possibilité d'exprimer 346 104 "mots" différents, c'est-à-dire davantage que sur

18 bits en binaire (2 à la puissance 18 = 262 144).

Dans un autre exemple, pour exprimer des informations auparavant manipulées en mots de 16 bits (16 conducteurs sur un circuit imprimé), on peut choisir une base numérique M = 36 obtenue avec N = 5 signaux dont la somme constitue la référence en fonction de laquelle s'exprime chacun des signaux de 2,5% en 2,5% de cette somme (Q = 0, 025), entre R = 2,5% et S = 90% (100 - 4 fois 2,5%). Avec ce jeu de 5 signaux on peut représenter 82251 "mots" différents contre 65536 (2 à la puissance 16) en binaire sur un bus 16 bits. Si l'on conserve le même nombre de signaux que dans la solution binaire à laquelle on se compare (N = 16) et, avec le même écart Q = 2,5% que ci-dessus, on obtient M = 25, et on aura alors la possibilité d'exprimer 2,514 x 10 puissance 10 mots différents, c'est-à-dire un peu plus que sur 34 bits en binaire. Ou bien, toujours à titre d'exemple, pour exprimer des informations auparavant manipulées en mots de 32 bits (32 conducteurs sur un circuit imprimé), on pourrait choisir une base numérique M = 119 obtenue avec un jeu de N = 7 signaux échelonnés de 0, 8% en 0,8% (Q = 0,008) entre R = 0,8% et S = 95,2 % (100 - 6 fois 0, 8%), ce qui permettrait de représenter 4,465 milliards de "mots" diférents contre 4,295 milliards (2 à la puissance 32) en binaire sur un bus 32 bits. Si avec ce même écart, Q = 0,008 on adopte N = 8 on obtient M = 118 et K = 8 x 10 puissance 10, et si on passe à N = 12, M = 114 et

K = 2 x 10 puissance 15...

Une application de l'invention à la réalisation d'une famille de circuits intégrés, et plus particulièrement de micro-processeurs, dans lesquels les communications entre les différents sous- ensembles, à l'intérieur du boitier, s'effectueraient par rayons lumineux dans un milieu gazeux ambiant au-dessus de la puce de silicium (sans liaison matérielle) ou dans un

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milieu transparent, est particulièrement séduisante. En effet, s'il est difficile d'imaginer dans l'état actuel des techniques de pouvoir traiter à l'intérieur d'un tel boîtier et sans guide de lumière un flux de rayons lumineux différentiés par leur longueur d'onde et reconstituant un bus de données (64 bits vraisemblablement pour un micro-processeur compétitif avec les modèles actuellement présentés) et un bus d'adresses (32 bits) car on ne maîtriserait pas les technologies permettant dans ces conditions d'intégration d'émettre et de moduler sélectivement et simultanément une centaine de canaux lumineux sans interférence et de les séparer efficacement à la réception, cela devient envisageable avec le recours au procédé de l'invention qui permet de réduire le nombre de canaux à traiter pour un même résultat (voir les exemples ci-dessus et le tableau 1). Le gain de place obtenu sur la puce de silicium par cette dématérialisation des bus permettrait soit d'intégrer d'autres fonctions dévolues actuellement à des circuits disposés à l'extérieur du boîtier considéré, soit de développer davantage les fonctions existantes en accroissant leurs caractéristiques (taille mémoire cache accrue par exemple) ou leur nombre (organisation multiprocesseurs,

coprocesseurs spécialisés...).

Si, à l'intérieur d'un circuit intégré, il est difficile et peu avantageux de canaliser les rayons lumineux utilisés comme décrit ci- dessus aux fins de réalisation de bus selon l'invention, cela devient par contre fort intéressant pour relier entre eux par guides de lumière ou fibres optiques les différents circuits intégrés constitutifs d'un équipement tel qu'un ordinateur ou un micro-ordinateur et, là encore, l'application du concept objet de l'invention, présente un immense intérêt en permettant, à capacité de traitement identique de gérer un nombre réduit de signaux, ou alors d'accroître très sensiblement les performances, ou de réaliser un compromis entre ces deux caractéristiques... Si l'on considère que le rayonnement électromagnétique peut être étendu au domaine hertzien, on peut de la même manière utiliser l'invention pour établir un réseau de communication d'ordinateurs entre eux et avec leurs périphériques, soit par liaisons optiques, soit par liaisons radio ou tout autre selon l'invention, telle que boucle d'induction, ultrasons..., ou plus simplement relier un capteur ou un ensemble de capteurs au module d'affichage qui utilise

leur signal et visualise l'information qui en découle.

Il convient par ailleurs de noter qu'un circuit élémentaire dévolu à traiter un signal selon l'invention sur une base numérique relativement importante est certes plus complexe à concevoir et réaliser que la cellule binaire correspondante, mais peut être beaucoup moins exigeant en nombre de jonctions dans le silicium et donc en surface sur la puce, que l'ensemble des cellules binaires nécessaires à performances comparables. Ainsi, par exemple, une cellule mémoire dynamique élémentaire selon l'invention, en considérant par exemple une base numérique M = 23 (on pourrait vraisemblablement aller bien au- delà), pourrait être réalisée en associant à un condensateur de stockage de l'information unique pour ces 23 états un circuit de rafraichissement qui, à l'intérieur de la plage latérale associée à chacun de ces 23 états, ramènerait périodiquement la charge du condensateur de mémorisation à la valeur pivot (voir même dans la plage latérale supérieure puisque dans ce cas encore davantage que dans d'autres cas d'application de l'invention, on peut prédire le sens de la dérive du signal stocké qui est

provoquée par l'autodécharge spontanée du condensateur).

Il va de soi que l'invention peut aussi avec profit être appliquée aux mémoires statiques et aux stockages de masse magnétiques (disquettes, disque dur, cartouches, disques opto-magnétiques...), optiques... On sait en effet enregistrer sur de tels supports des informations qui ne soient pas seulement des zéros et des uns et l'invention permettrait d'exploiter cette possibilité en la fiabilisant du fait du procédé préconisé ("quantification" du signal, et utilisation de la valeur relative de ce signal et non pas de sa valeur absolue, bien que dans certains cas particuliers tels que celui de mémoires "gravées" dans le silicium ou sur un "disque-compact", ce second critère ne semble pas souhaitable puisque physiquement les dérives pourraient être limitées, voire inexistantes, avec des produits de qualité et qu'il serait

donc inutile de se pénaliser en s'y astreignant).

On peut aussi rappeler l'application de l'invention déjà évoquée au stockage d'informations telles que vidéo ou son o l'invention permettrait de mettre en oeuvre de nouveaux standards optimisés à l'application et aux moyens

techniques maîtrisés.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de codage d'un signal pour le traitement, la transmission et le stockage de l'information associée, de type utilisant une conversion numérique de l'information, caractérisé en ce que cette conversion met en oeuvre conjointement: - l'expression de cette forme numérique selon une base supérieure à 2 (la base 2 ou binaire est actuellement d'usage quasi exclusif en traitement informatique matériel), - la conversion de cette forme numérique en une modulation "quantifiée", en ce sens qu'elle peut prendre autant d'états significatifs discrets qu'en comporte la base numérique choisie, et que chacun de ces états, présente la double caractéristique de tolérer de part et d'autre d'une valeur pivot une plage de valeurs assimilées à l'état considéré, et d'être séparé de ses voisins par une "zone interdite", et - l'expression de cette conversion non pas en valeur absolue de la modulation du signal ou du jeu de signaux utilisés ainsi qu'il est de coutume, mais en valeur relative, soit relativement à un signal de référence produit en même temps et qui subissant les mêmes traitement, transmission, stockage..., évolue de façon concomitante, soit de préférence à celle de l'ensemble des signaux du jeu utilisé et plus particulièrement à la somme des modulations que portent ces signaux, en n'utilisant

aucun signal de modulation nulle.

2. Procédé de codage d'un signal selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans les cas o il n'y a pas de risque d'altération de l'information, et en particulier dans les cas de stockage de l'information par "gravure" ou procécé équivalent, on

n'utilise pas de traitement de référence.

3. Procédé de codage d'un signal, caractérisé en ce qu'il fait intervenir une première opération de codage du signal, le signal étant codé suivant une conversion déterminée en fonction de l'application à laquelle il est affecté, par exemple analogique-numérique en M états ou niveaux discrets traduisant l'information à traiter, N supports de l'information ainsi codée, chaque support portant un état de l'information à un moment déterminé, l'ensemble des N supports portant une composante élémentaire ou mot de l'information et l'ensemble des mots constituant l'information à traiter, et une opération consistant à comparer l'expression de cette conversion à une valeur de référence, issue d'un traitement des signaux

utilisés.

4. Procédé de codage d'un signal selon la revendication 3, caractérisé en ce que la somme desdits états représente une valeur de référence qui permet d'extraire l'information de cette combinaison de N

signaux.

5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unité source d'information (1), une unité de conversion (3) de l'information reliée à l'unité source (1) et convertissant l'information d'entrée en une information codée apte à être traitée selon une application déterminée en aval, des moyens supports (11) ou de transport de l'information codée reliés à l'unité de conversion (3) et des moyens de traitement (7) de l'information aptes à exécuter ladite application,

disposés en sortie desdits moyens supports (11).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens supports (11) de l'information sont divers, étant liés à la nature du signal utilisé pour représenter l'information à la sortie du codage, pouvant être constitués par au moins un simple conducteur électrique pour un signal codé sous forme de courant ou impulsion électrique, au moins un guide optique pour un signal codé sous forme lumineuse, par exemple de type à fibres optiques, au moins un milieu gazeux pour un signal à rayonnement électromagnétique, hertzien ou lumineux, au

moins un milieu fluidique ou gazeux pour un signal sonore.

7. Application du procédé et dispositif définis

respectivement selon l'une quelconque des revendications

1-4 et 5, 6, à la communication entre eux par rayon lumineux émis directement sans guide d'onde dans le milieu gazeux ou transparent audessus de la puce de silicium des différents sous-ensembles d'un circuit intégré tel q'un micro-processeur o elle assure les fonctions des

différents bus.

8. Application du procédé et dispositif définis

respectivement selon l'une quelconque des revendications

1-4 et 5, 6, à la communication entre eux par rayon lumineux émis dans un guide d'onde tel qu'une fibre optique des différents sous-ensembles d'un équipement informatique o elle assure les fonctions des différents bus.

9. Application du procédé et dispositif définis

respectivement selon l'une quelconque des revendications

1-4 et 5, 6, à la communication entre eux de différents équipements informatiques ou tout autre de traitement d'information tel que téléphonique, vidéophonique, fax...,

o elle concourt à la réalisation d'un réseau.

10. Application du procédé et dispositif définis

respectivement selon l'une quelconque des revendications

1-4 et 5, 6, à la réalisation d'un dispositif mémoire adapté à stocker des signaux dont la modulation est ainsi

quantifiée.

11. Application du procédé et dispositif définis

respectivement selon l'une quelconque des revendications

1-4 et 5, 6, à la réalisation d'un dispositif mémoire dans lequel un "rafraichissement" périodique du signal vient compenser son altération en le ramenant à la valeur pivot, voir même dans les cas o l'on connaît de façon sûre le sens de l'évolution de valeur due à l'altération naturelle, dans la plage latérale assimilée opposée à

celle o l'entraîne cette altération naturelle.

12. Application du procédé et dispositif définis

respectivement selon l'une quelconque des revendications

1-4 et 5, 6, à la réalisation d'équipements d'enregistrement et reproduction, tels que magnétiques, optiques, ou opto-magnétiques, à l'usage de l'information et en particulier de sons, de sons et d'images, de données informatiques ou de mesures, dans lequel elle permet d'appliquer le traitement numérique sans avoir recours à des artifices tel que tambour tournant à axe incliné pour

obtenir le débit d'informations souhaité.