WO2002003692A1 - Terminal et systeme de communication - Google Patents

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WO2002003692A1
WO2002003692A1 PCT/FR2001/001981 FR0101981W WO0203692A1 WO 2002003692 A1 WO2002003692 A1 WO 2002003692A1 FR 0101981 W FR0101981 W FR 0101981W WO 0203692 A1 WO0203692 A1 WO 0203692A1
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WO
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screen
image
terminal according
local
terminal
Prior art date
Application number
PCT/FR2001/001981
Other languages
English (en)
Inventor
Michel Beaudoin Lafon
Nicolas Roussel
Jacques Martin
Jean-Dominique Gascuel
Georges Buchner
Hervé LISSEK
Original Assignee
France Telecom
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Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom filed Critical France Telecom
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Priority to JP2002506970A priority patent/JP2004502381A/ja
Priority to AU2001269243A priority patent/AU2001269243A1/en
Priority to EP01947590A priority patent/EP1297699A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/14—Systems for two-way working
    • H04N7/15—Conference systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/14—Systems for two-way working
    • H04N7/141—Systems for two-way working between two video terminals, e.g. videophone
    • H04N7/142—Constructional details of the terminal equipment, e.g. arrangements of the camera and the display

Definitions

  • the invention relates to a communication terminal and a communication system incorporating it. It applies to the field of group communication systems in interactive or broadcast mode, and more particularly multimedia systems such as videoconferencing systems.
  • videoconferencing system any videocommunication system allowing to establish between individuals or groups, connections with at least two of the following three media: sound, video, data, bilaterally symmetrical or asymmetrical.
  • Such systems allow one or more users present on a first determined site, to communicate verbally with one or more users present on at least one second determined site, distant from the first site, and each user of a site to see the image of a user from another site in spatial location consistent with the sound generated by it.
  • remote sites two by two can thus be connected by a suitable communication or broadcasting network, in general a digital network such as ISDN (Digital Network with Service Integration) or ATM (from the English “Asynchronous Transfer Mode”) , or ADSL (from English “Asymmetry Digital S bscriber Line”), or IP, or other, in point-to-point mode or in multipoint (or multisite) mode.
  • a digital network such as ISDN (Digital Network with Service Integration) or ATM (from the English “Asynchronous Transfer Mode") , or ADSL (from English “Asymmetry Digital S bscriber Line”), or IP, or other, in point-to-point mode or in multipoint (or multisite) mode.
  • Audio data corresponding in particular to the sounds produced by the users, as well as video data, corresponding in particular to the image of the users, are transmitted via this network.
  • the term “local” is used with reference to said first determined site and the term “remote” is used with reference to said second determined site, it being understood that any site is both a local site and a remote site, according to from the point of view of one or the other site.
  • the invention relates to the end part of such a system called "terminal". From the point of view of transmission, it uses the same network supports and the same protocols as those used for videoconferencing, for videophony, television broadcasting, or other.
  • the terminal according to the invention could be substituted for conventional audiovisual terminal equipment (televisions, videophones, videoconferencing equipment, etc.)
  • the known videoconferencing equipment comprises, at each determined site, shooting means such as a video camera and sound pickup means such as a microphone, which respectively allow the acquisition of the image and the acquisition of the sound of the voice of a local user.
  • shooting means such as a video camera
  • sound pickup means such as a microphone
  • they also include image restitution means, such as a video projector cooperating with a projection screen, and sound restitution means, such as speakers, which respectively allow the restitution of the image.
  • Video conferences are formal meetings. In each site, users sit at a table, the screen being arranged vertically on the other side of the table. They behave as if they were sitting at a meeting table, and as if the remote users were sitting opposite them, on the other side of the table.
  • the invention aims to allow the implementation of a videoconferencing system beyond current uses, and thus to promote the appearance of a new form of teleconviviality, the informal meeting between individuals distant from each other.
  • the invention provides a communication terminal for a videoconferencing system between one or more local users and one or more remote users, comprising:
  • - sound pickup means for producing audio data corresponding to the sound generated by local users
  • - image restitution means comprising a screen disposed substantially horizontally, for restoring on the screen at least the image of a remote user from image data;
  • the horizontal arrangement of the screen of the terminal according to the invention allows a large number of people to be distributed around, below or above it without being annoyed.
  • the invention indeed proposes several embodiments making it possible to envisage new applications of videocommunication, in the general public or other field.
  • the terminal has for example the general shape of a well, around, above or below which users can be distributed, which makes it an original, attractive and user-friendly communication equipment.
  • the invention also proposes a communication system incorporating such a terminal.
  • a communication system incorporating such a terminal.
  • Such a system is multimedia and can be interactive. It allows communication between groups of people distant from each other.
  • Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows. This is purely illustrative and should be read in conjunction with the accompanying drawings, in which:
  • Figure 7 a diagram showing means for processing the sound of two terminals
  • FIG 1 there are shown two terminals 1 and 2 of a videoconferencing system according to the invention. These two terminals are distant from each other. The actual distance between the two terminals 1 and 2 depends on the application. It can go from a few meters to several hundred or even several thousand kilometers. By convention, we take the rest from the point of view of the site of terminal 1. In other words, the site of terminal 1 is called local site and the site of terminal 2 is called remote site. The image and the sound of the voice of a user remote from the first terminal respectively correspond to the image and the sound of the voice of a local user of the second terminal, and vice versa.
  • Each terminal 1 or 2 includes a screen 10 or 20 respectively.
  • the screen of a terminal is arranged substantially horizontally. This means that the screen plane has a zero or small angle with the horizontal (for example less than 15 degrees).
  • the screen is preferably planar, but can also have a curved shape or the shape of a polygonal pyramid, concave or convex.
  • the screen is for example a diffusing, opaque or translucent screen, a CRT type screen (from the English “Cathode Ray Tube”), a plasma screen, a liquid crystal screen, or the like. It can also be a screen suitable for stereoscopy, namely a screen of the aforementioned type covered with an appropriate lenticular network or a screen comprising optical valves (liquid crystals or PLZT, etc.) which alternately address the view. left to the left eye and right sight to the right eye using appropriate glasses. In a preferred embodiment, it is a translucent diffusing screen, such as a frosted glass panel.
  • the terminal has the general shape of a well closed at one of its ends by the screen.
  • the other end forms the bottom of the well.
  • the shape of the well in section in the plane of the screen, can be circular as shown in the figurel, polygonal or other. Note that it can also affect the shape of an unclosed curve.
  • the height of the well, counted from the ground level on which the local users 11 stand is for example substantially equal to the height of a table (typically 0.72m when users are sit or more, for example a meter when users are standing). The bottom of the well then rests on the ground.
  • a video projector is preferably installed inside the well.
  • a platform around the well on which local users can stand.
  • a transparent protective glass can cover the screen, so that the user can lean on or place an object on the terminal without risking damaging the screen.
  • the protective glass can be replaced by a glass or a touch screen, so that the screen becomes a touch screen.
  • the glass or the glass is treated so as to avoid the reflection of the local users bent over the screen.
  • a layer of anti-reflection material is applied to the face of the screen facing the local users.
  • the terminal 1 is installed so that the screen 10 is substantially at ground level on which the users stand.
  • a handrail 18 can be installed around the well, to allow local users to lean on it to lean over the well. In this way, users can distribute themselves around the well. Alternatively, there is no handrail and users can stand over the well.
  • the well 1 extends downwards from the ceiling 4 of the room which shelters it.
  • the plane of the screen 10 is located above the heads of the users 11 (for example 2.5 meters from the ground level 3 on which the users 11 are standing). In this way, the users can arrange themselves around and below the screen 20. They can also sit in relatively inclined armchairs so as to be in a more comfortable position.
  • FIG. 4 there is shown, in a diagram in section along an axis A-B (visible in the diagram of Figure 5b), the video means of a terminal according to the invention.
  • These video means comprise on the one hand the means of taking view and on the other hand the image restitution means.
  • the aforementioned protective glass is visible in FIG. 4 and bears the reference 16.
  • the shooting means comprise one or more cameras. In the example shown, there are three cameras of which only two 12 and 13 are visible in the figures.
  • the cameras are preferably placed inside a coping 17 of the well, where they are protected.
  • the optical axis of each camera is inclined relative to the plane of the screen so as to be able to produce data relating to the image of a local user standing at a determined position around the well (here on the other side from the well, facing the camera in question).
  • the image rendering means comprise at least one video projector 14 disposed on the side of the screen 10 opposite to local users 11. In other words, the image reproduction means operate by rear projection.
  • the projector 14 is arranged inside the well, so that the video signal which it produces comes to illuminate the face of the screen 10 facing the bottom 19 of the well. In this way, it is protected and, moreover, it is not visible from the outside of the well.
  • the optical axis of the projector 14 is inclined relative to the plane of the screen 10 in a direction opposite to it and is oriented towards a mirror 15 placed in the well so as to reflect the optical signal generated by the projector 14 towards the screen 10. This makes it possible to increase the size of the image projected on the screen 10 compared to a direct projection.
  • Other mirrors such as mirror 15 can be also used. The number and shape of these mirrors depend on the arrangement of the projector 14 in the well.
  • FIG 5a there is shown in a vertical sectional view along an axis A-B a terminal according to the invention.
  • Figure 5b there is shown a top view of the terminal according to the invention.
  • These figures show the audio means of the terminal. These means comprise on the one hand the sound pickup means and on the other hand the sound reproduction means of the terminal.
  • the sound pickup means include microphones.
  • these microphones are three in number, and bear the references 101, 102, and 103.
  • the three microphones 101 to 103 are, for example, suspended above the center of the screen 10 and form two by two a 120 degree angle. They are preferably directional microphones, of cardioid, hypercardioid, or other directivity, oriented from the center towards the periphery of the screen 10.
  • a microphone is oriented so as to produce audio data corresponding to the sound generated by a user. room standing or moving in a specific area in relation to the screen or in relation to the cameras.
  • the microphones are arranged substantially at the height of the mouth of the local users 11, and they face the cameras. The users are framed by the cameras, and they can speak between two microphones.
  • the sound pickup means comprise an omnidirectional microphone. Preferably, this microphone is then coupled to an echo cancellation device.
  • the sound reproduction means include speakers.
  • the loudspeakers are uniformly distributed around the periphery of the well.
  • they are arranged on the side of the screen 10 opposite to local users 11, that is to say on the side of the face of the screen 10 facing the bottom 19 of the well.
  • the microphones 101 to 103 are for example integral with a suspension fixed to a system of arches (not shown) forming a gantry above the screen 10. These arches are for example fixed to the vertical walls or to the coping 17 of Wells. They delimit the location of users.
  • the speakers 104 to 106 are preferably mounted on a suitable suspension. The suspended mounting of the speakers and / or microphones makes it possible to avoid any risk of “solidien” coupling between the first and the second.
  • the sound reproduction means may comprise flat and transparent loudspeakers maintained, for example by gluing, on the face of the screen 10 opposite the bottom 19 of the well (the one turned to local users 11).
  • the sound reproduced by these speakers is then in subjective correspondence with the image reproduced on the zone of the screen 10 on which they are arranged.
  • Such speakers have recently appeared on the market and are offered, for example, by the company NXT Corporation.
  • the aforementioned flat speakers are not transparent.
  • the video reproduction means then comprise a projector placed on the same side of the screen as the local users, the screen being in this case an opaque diffusing screen.
  • the internal walls of the well are preferably coated with an acoustic absorbent material 6 making it possible to avoid the "sounding board” effect inside the well.
  • Each device comprises a management unit comprising audio processing means and video processing means.
  • audio processing means and video processing means.
  • video processing means These two types of means will now be described separately with reference respectively to the diagrams in FIG. 6 and in FIG. 7. This separate presentation has been chosen for the sake of convenience. However, these two groups of means naturally provide a functional unit, so that the sounds and images reproduced in each terminal are consistent with each other. with the others. In the diagrams in FIGS. 6 and 7, we consider the example of a point-to-point videoconference system between terminals 1 and 2.
  • the video management unit 15 of the terminal 1 comprises an image composition matrix M receiving as input the video signals generated by the cameras 12 and 13.
  • the output of the matrix M is coupled to the input of a duplicator of luminous flux D.
  • the output of this duplicator D is connected to the input of a video coder 17.
  • the compressed video data at the output of the coder 17 correspond to at least one image of a local user 11 (FIG. 1). They are transmitted to the remote terminal 2 via a communication network via interfaces (not shown) appropriate to the type of network used for the transmission.
  • the output of the duplicator D is also connected to the video input of a digital video processing unit VPU, such as a station of the SGI family offered by the company Silicon Graphics or any other time image processing equipment. real allowing the composition of images, the special effects, the overlay of images, etc ...
  • VPU digital video processing unit
  • This also includes a data input for receiving, via an analog / digital A / D converter, video data delivered by the output of a video decoder 18. These video data are transmitted from the remote terminal 2 via of the communication network via the appropriate interfaces (not shown). They correspond to at least one image of a remote user 21 (FIG. 1).
  • the video output of the VPU unit is connected to the video input of the video projector 14. It delivers for example a video signal for an image in 1024x768 format (pixels).
  • the VPU unit performs the following functions:
  • composition of local images and / or distant images either by fusion or by superposition, as will be explained below;
  • deformations can correspond to wavelets on the screen, in order to simulate the agitation of the surface of the water and thus to increase the similarity with a real well; the screen can then be a touch screen, the effect of wavelets being produced when a local user touches the screen;
  • these deformations can be coded by computer data transmitted with the audio data and the video data, for example according to the protocol ITU T120 or similar; - possibly also, digital or analog inlay of additional video images coded in JPEG format (for example drawings, plans, graphics, or the like making it possible to illustrate the words of the users); these additional images, which do not correspond to images taken by the shooting means according to the invention, are coded by computer data transmitted with the audio data and the video data, for example according to the ITU T120 protocol or the like.
  • Composing an image from local images and remote images allows each user to see other users on the screen, including those who are on the same site as him. This avoids the head movements of local users, visible to remote users, going from the screen to the face of other local users. This also allows each local user to place themselves around the well as if the two user groups (local and remote) were one and the same group of people present around the well.
  • the purpose of coding the data transmitted from one terminal to the other is to compress the video data in order to limit the bandwidth necessary for transmission, which makes it possible to adapt the bit rate to the lines offered by telecommunications operators.
  • the encoder 17 and the decoder 18 are for example an encoder and a decoder of MPEG type (from the English “Moving Pictures Experts Group”), that is to say that they meet the compression standard for video films of Group d 'Experts in Animated Images. It can also be an ITU H263 type encoder (from the English “International Telecommunication Union ”) or AVI type (“ Audio Video Interleaved ”).
  • FIG. 6 the diagram of a management unit 25 of the remote terminal 2 is likewise represented.
  • This unit 25 being identical to the management unit 15 of the local terminal 1, it will not be described in new.
  • the elements of the remote terminal 2 corresponding to the elements of the local terminal 1 visible in particular in FIG. 6, bear the same reference as the latter with, for the tens digit, the digit 2 in place of the digit 1.
  • the video management unit of these terminals is of course modified correspondingly, depending on the equipment available, as those skilled in the art immediately perceive it.
  • FIG. 8 an example of images 31, 32, 33 and 34 has been symbolically represented generated respectively by the cameras 12 and 13 of the local terminal 1 and by the cameras 22 and 23 of the remote terminal 2.
  • FIGS. 9 to 11 show examples of the composition of local and remote images produced by the VPU.
  • the images shown in these figures are rectangular, but this does not in any way limit the shape of the screen which, as mentioned above, can be circular, oval, polygonal or the like.
  • FIG. 9 shows the composite image 35 obtained by superimposing images 31 to 34.
  • the images are superimposed by transparency.
  • the light intensity of the images thus superimposed is not necessarily identical for each image.
  • the light intensity of the image of local users is lower than that of the image of remote users. In this way, local users appear on the screen only as shadows, "ghosts" or the like.
  • This mode of composition produces a homogeneous image observable by all the people gathered around the well.
  • Figure 10 shows the composite image 36 obtained by fusion
  • This mode of composition consists in assigning a particular zone of the restored image to each image source (camera), thereby operating a partition of the restored image.
  • This mode of composition produces an image with discontinuities or “crossfades”. This makes it possible to display or enhance the image of a user only, for example the one who speaks.
  • These special effects are generated by the VPU unit which mixes and adjusts the luminance levels of the images. We can for example assign the area of the screen closest to each local user to the image of this local user, so that the user can thus see himself on the screen as if he saw himself by reflection at the surface of the water in an actual well.
  • Figures 9 and 10 produce an effect identical to that produced by water in an actual well. Each person sees himself face up and sees the other people upside down.
  • Figure 11 shows image 37 obtained by merging images 31 to
  • This composition allows users to focus their attention on the center of the screen and no longer on its periphery as in the other two types of composition. In addition, it allows each local user to see another person from the front.
  • the composition of the images will be such that the image of a local user and that of a remote user are located opposite on the screen.
  • the location on the screen of the sound image of a remote user is consistent with the location on the screen of the image of this remote user as reproduced on the screen. This is achieved by appropriate control of the aforementioned VPU video processing unit and an audio processing unit (which will now be described).
  • FIG. 7 there is shown the audio processing means of the management unit 15 of the local terminal 1 (in the left part of the figure) and the corresponding means of the management unit 25 of the remote terminal 2 (in part right of the figure). In fact these means are identical for each terminal. It will be noted that the elements of the remote terminal 2 corresponding to the elements of the local terminal 1 visible in particular in FIG. 7, bear the same reference as the latter with the digit for hundreds, the digit 2 in place of the digit 1.
  • the management unit 15 of the local terminal 1 comprises a digital audio processing unit APU produced for example in the form of one or more DSPs (from the English "Digital Signal Processor” which means digital signal processor) or under the form of digital audio cards for PC type computer.
  • Analog or digital inputs of the APU unit are connected to microphones 101, 102 and 103 via analog pre-amplifiers A.
  • Analog outputs of the APU unit are connected to an audio encoder 117 such as an MP3 type encoder (from "MPEG - Layer III", which designates the standard for compressing audio data for the Internet) or processed according to standardized telecommunication modes (ITU G711, G742, G748, G723, G729, etc. depending on bit rate) to produce compressed audio data.
  • This compressed audio data corresponds to the sounds generated by the local users and picked up by the microphones 101 to 103.
  • This data is transmitted via the communication network via appropriate interfaces (not shown) to the remote terminal 2.
  • the management unit 15 further comprises an audio decoder 118 which is the dual of the audio coder of the management unit 25 of the remote terminal 2, such as an MP3 or G7xx decoder (see above).
  • the decoder 118 receives audio data from the communication network (not shown) connecting the local terminal 1 to the remote terminal 2 via the appropriate interfaces (also not shown).
  • Analog or digital outputs of the decoder 118 are connected, via respective power amplifier PA, to the speakers 104, 105 and 106 of the sound reproduction means. The sounds reproduced by these speakers from said audio data correspond to the sounds generated by remote users 21 (FIG. 1).
  • a microphone of the local terminal 1 is associated with a loudspeaker of the remote terminal 2.
  • the microphones 101 to 103 of the terminal 1 are respectively associated with the loudspeakers 204 to 206 of the terminal 2.
  • a loudspeaker of the local terminal 1 is associated with a microphone of the remote terminal 2.
  • the speakers 104 to 106 of the terminal 1 are respectively associated with the microphones 201 to 203 of the terminal 2.
  • the APU unit performs the following functions:
  • the "pan-pot” spatial effect equivalent to stereophony in a plane, in this case that of the screen
  • the "pan-pot” effect corresponds to a stereophony with several reproduction routes
  • this effect is obtained, in a configuration with at least three local speakers associated with three remote microphones, by classifying the levels (intensity) at the output of the microphones and by choosing the association of the local speakers and the remote microphones according of this classification; this makes it possible to position the sound image of a distant speaker in a determined area of the screen plane; this area is naturally chosen so that its location on the screen is consistent with the location of the image of the remote speaker reproduced on the screen.
  • the control of the spatial effect completes the effect naturally produced by the directivity of the microphones. For example, if we consider a pair of directional microphones and their pair of associated speakers, this effect corresponds to a simple stereophonic effect. But with at least three speakers, a “pan-pot” type spatial effect allows the sound image to move in a plane corresponding to the plane of the screen.
  • Echo cancellation is particularly useful if the sound pickup means include an omni-directional microphone. However, in addition to echo problems, it also overcomes the stability problems of audio loops.
  • Local microphones pick up sounds generated by local users. These sounds are output from the remote speakers and can be picked up by the remote microphones. They are then reproduced by the local speakers. They can in turn be picked up by local microphones, etc. Therefore, in the event of coupling between the microphones and the loudspeakers of a terminal, there is an acoustic looping which must be ensured in order to avoid saturation of the audio means (by "Larsen” effect).
  • the acoustic stability comes essentially from the directivity of the microphones, associated with the acoustic diffraction on the edge of the edge 17 of the well.
  • Stability reinforcement can be obtained by choosing a second order cardioid or hypercardioid directionality.
  • the directivity of the microphones also has the advantage of improving the spatial effect.
  • the risk of coupling between the microphones and the loudspeakers can also be advantageously reduced by observing the following measure.
  • the loudspeaker of the local site which is associated with the microphone of the remote site which is closest to the loudspeaker of the remote site associated with a determined microphone of the local site is as far as possible from said determined microphone of the local site.
  • close and disant used above are understood in the acoustic sense, that is to say that they refer respectively to a strong coupling and to a weak coupling, taking into account the directivity of the microphones and / or loudspeakers, diffractions, reflections and / or acoustic absorptions due to the implantation of the latter, and of a in general of all the acoustic disturbances involved in the physical installation of the elements of the terminal considered.
  • FIG. 12 illustrates an example of application of this measurement in the case considered previously of well-shaped terminals whose surface is circular, each having three microphones and three associated loudspeakers.
  • the same elements as in Figure 7 have the same references.
  • the speaker 104 of terminal 1 which is associated with the microphone 201 of terminal 2 which is closest to the speaker 204 of terminal 2 associated with the microphone 101 of terminal 1
  • the loudspeaker 104 is arranged in the edge of the well at an angular position corresponding to an angle of + 120 ° (counted in the trigonometric direction) relative to the radius corresponding to the axis of the directivity of the microphone 101 the position.
  • the system includes at least two videoconferencing terminals as described above. Each terminal is distant from the other terminals.
  • the terminals are connected by a communication or broadcasting network for the transmission of audio and video data.
  • the terminals are distributed over different sites, for example the sites of different establishments of a company.
  • the network can be of WAN type (from the English "Wide Area Network"). It can also be the Internet, a broadband network over ATM (from the English “Asynchronous Transfer Mode”), a network of dedicated lines, and generally any type of communication network. by radio, optical and / or satellite wire link.
  • the terminals are preferably installed in a usual meeting place, an open space forming a forum such as an entrance hall, a rest room (where the coffee machines are usually located), a cafeteria or simply a corridor.
  • a forum such as an entrance hall, a rest room (where the coffee machines are usually located), a cafeteria or simply a corridor.
  • the terminals which, as we have said, can be in continuous operation, create the link, the interface, between the different sites.
  • the terminals are distributed in different locations of the same site, for example they are arranged in a public place, a large room, a reception room, etc ... It is in this type of application that the terminals can advantageously have the shape of a table.
  • the network can also be of the LAN type (from the English “Local Area Network”).
  • the terminals can operate continuously, so as to allow informal communication and without appointment between users distant from each other.
  • the wells therefore constitute, in each site, a window open to a remote site. Users can then, while passing near the well, look into the well for eye contact with a user at the remote site. A conversation can then easily be initiated.
  • the videoconferencing well therefore allows informal and friendly communication between remote users.
  • the system comprises a communication network R comprising links 310 for connecting the terminals 300 in multipoint mode.
  • links 310 are of course bidirectional links, which are symmetrical or asymmetrical in speed.
  • the network is completely meshed, that is to say that links 310 specifically connect each determined terminal to each of the other terminals.
  • the network may only be partially meshed.
  • the system comprises a communication network R comprising a multipoint videoconferencing equipment or EVM (in English "Multipoint Conferencing Unit” or MCU), also called videoconferencing bridge.
  • EVM in English "Multipoint Conferencing Unit” or MCU
  • This equipment known per se, is connected, by a link 320, to each of the terminals 300. It provides multiplexing and switching of audio and video, or other data, originating from or intended for each of the terminals.
  • the network can both contain an EVM and direct links between at least some of the terminals two by two. This corresponds to a combination of the examples shown in Figures 13 and 14.

Landscapes

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  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
  • Telephonic Communication Services (AREA)

Abstract

L'invention propose un terminal de visioconférence (1, 2) comprenant des moyens de restitution d'image comportant un écran (10, 20) disposé sensiblement horizontalement, et présentant de préférence la forme d'un puits fermé à l'une de ses extrémités par l'écran (10, 20), ce qui permet à un grand nombre d'utilisateurs de se répartir l'espace autour de l'écran, et de faire du terminal un équipement de communication original et convivial dédié aux communications informelles entre utilisateurs distants les uns des autres.

Description

TERMINAL ET SYSTEME DE COMMUNICATION
L'invention concerne un terminal de communication, ainsi qu'un système de communication l'incorporant. Elle s'applique au domaine des systèmes de communication de groupe en mode interactif ou en mode diffusé, et plus particulièrement des systèmes multimédia tels que les systèmes de visioconférence. On appellera ici de façon très générique, système de visioconférence tout système de visiocommunication permettant d'établir entre des individus ou des groupes, des liaisons avec au moins deux des trois médias suivants: son, vidéo, données, de manière bilatérale symétrique ou asymétrique. De tels systèmes permettent à un ou plusieurs utilisateurs présents sur un premier site déterminé, de communiquer verbalement avec un ou plusieurs utilisateurs présents sur au moins un deuxième site déterminé, distant du premier site, et à chaque utilisateur d'un site de voir l'image d'un utilisateur d'un autre site en localisation spatiale cohérente avec le son généré par celui-ci. Plusieurs sites distants deux à deux peuvent ainsi être connectés par un réseau de communication ou de diffusion adapté, en général un réseau numérique tel que le RNIS (Réseau Numérique à Intégration de Service) ou ATM (de l'anglais « Asynchronous Transfer Mode »), ou ADSL (de l'anglais « Asymétrie Digital S bscriber Line »), ou IP, ou autre, en mode point à point ou en mode multipoints (ou multisites). Des données audio, correspondant en particulier aux sons produits par les utilisateurs, de même que des données vidéo, correspondant en particulier à l'image des utilisateurs, sont transmises via ce réseau. Dans la suite, le terme « local » est utilisé en référence audit premier site déterminé et le terme « distant » est utilisé en référence audit deuxième site déterminé, étant entendu que tout site est à la fois un site local et un site distant, selon qu'on se place du point de vue de l'un ou de l'autre site.
L'invention concerne la partie d'extrémité d'un tel système appelée « terminal ». Du point de vue de la transmission, elle utilise les mêmes supports réseau et les mêmes protocoles que ceux utilisés pour la visioconférence, pour la visiophonie, la télé-diffusion, ou autre. Le terminal selon l'invention pourrait être substitué aux équipements terminaux audiovisuels classiques (téléviseurs, visiophones, équipements de visioconférence, etc..) Les équipements de visioconférence connus comprennent, dans chaque site déterminé, des moyens de prise de vue tels qu'une caméra vidéo et des moyens de prise de son tels qu'un microphone, qui permettent respectivement l'acquisition de l'image et l'acquisition du son de la voix d'un utilisateur local. De plus, ils comprennent aussi des moyens de restitution d'image, tels qu'un projecteur vidéo coopérant avec un écran de projection, et des moyens de restitution sonore, tels que des haut-parleurs, qui permettent respectivement la restitution de l'image et la restitution du son produit par un utilisateur distant. Tous ces moyens sont habituellement situés dans une salle prévue et équipée à cet effet, dite salle ou studio de visioconférence, qui est en général fermé à clé en dehors des conférences afin notamment de prévenir le vol du matériel. Une visioconférence doit donc être organisée à l'avance,' et suppose un rendez-vous prévu entre les utilisateurs qui sont convoqués pour se rendre dans le studio de visioconférence à une date et à une heure précises, la conférence ayant un but précis, en général professionnel. Les visioconférences constituent des réunions formelles. Dans chaque site, les utilisateurs s'assoient devant une table, l'écran étant disposé verticalement de l'autre côté de la table. Ils se comportent comme s'ils étaient assis à une table de réunion, et comme si les utilisateurs distants étaient assis en face d'eux, de l'autre côté de la table. Toutes ces contraintes rendent le service de visioconférence peu convivial car adapté à la communication dite « formelle » uniquement. De fait, ce service est encore largement réservé au domaine professionnel, c'est à dire au monde des entreprises. Certes, des solutions ont été proposées pour améliorer l'effet de coprésence procuré par un système de visioconférence. Par exemple, dans le document FR-A-2 761 562, il est proposé des moyens de répartition spatiale du son pour établir une correspondance entre le son généré par chaque participant distant et son image visualisée sur l'écran d'un site considéré. Néanmoins, il demeure que, pour les raisons indiquées ci-dessus, les systèmes de visioconférence ne sont pas devenus les instruments de télé- convivialité que l'on pouvait attendre.
L'invention vise à permettre la mise en œuvre d'un système de visioconférence au-delà des usages actuels, et ainsi à favoriser l'apparition d'une nouvelle forme de téléconvivialité, la rencontre informelle entre des individus distants les uns des autres.
A cet effet, l'invention propose un terminal de communication pour un système de visioconférence entre un ou plusieurs utilisateurs locaux et un ou plusieurs utilisateurs distants, comprenant :
- éventuellement mais non nécessairement des moyens de prise de vue, pour produire des données vidéo correspondant à l'image des utilisateurs locaux ;
- des moyens de prise de son pour produire des données audio correspondant au son généré par les utilisateurs locaux ;
- des moyens de restitution d'image comportant un écran disposé sensiblement horizontalement, pour restituer sur l'écran au moins l'image d'un utilisateur distant à partir de données d'image ;
- des moyens de restitution sonore pour restituer le son généré par l'utilisateur distant à partir de données audio ;
- éventuellement mais non nécessairement, des moyens de transmission de données informatiques codant des images supplémentaires ou des effets de déformation de l'image restituée.
La disposition horizontale de l'écran du terminal selon l'invention permet à un grand nombre de personnes de se répartir autour, au-dessous ou au- dessus de celui-ci sans se gêner.
L'invention propose en effet plusieurs modes de réalisation permettant d'envisager de nouvelles applications de la visiocommunication, dans le domaine grand public ou autre. Le terminal présente par exemple la forme générale d'un puits, autour, au dessus ou au dessous duquel les utilisateurs peuvent se répartir, ce qui en fait un équipement de communication original, attractif et convivial.
L'invention propose également un système de communication incorporant un tel terminal. Un tel système est multimédia et peut être interactif. II permet la communication entre des groupes de personnes distantes les unes des autres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels on a représenté :
- aux figures 1 à 3 : le schéma respectivement d'un premier d'un deuxième et d'un troisième exemple d'application de terminaux selon l'invention ;
- à la figure 4 : le schéma simplifié d'un terminal, en coupe, montrant les moyens vidéo du terminal ;
- à la figure 5a et à la figure 5b : des schémas simplifiés d'un terminal, respectivement en coupe et en vue de dessus, montrant les moyens audio du terminal ;
- à la figure 6 : un schéma montrant les moyens de traitement d'image de deux terminaux ;
- à la figure 7 : un schéma montrant des moyens de traitement du son de deux terminaux ;
- à la figure 8 : une image type prise par les moyens de prise de vue de deux terminaux ;
- à la figure 9 : le schéma d'un premier exemple de composition des images sur l'écran d'un terminal ; - à la figure 10 : le schéma d'un deuxième exemple de composition des images sur l'écran d'un terminal ;
- à la figure 11 : le schéma d'un troisième exemple de composition des images sur l'écran d'un terminal ;
- à la figure 12 : un exemple de disposition relative des moyens de prise de son et des moyens de restitution sonore de deux terminaux ;
- à la figure 13 : le schéma symbolique d'un réseau de communication en mode multipoints reliant des terminaux d'un système selon l'invention ;
- à la figure 14 : le schéma symbolique d'une variante du réseau de la figure 13. Sur les figures, les mêmes éléments portent les mêmes références.
A la figure 1 , on a représenté deux terminaux 1 et 2 d'un système de visioconférence selon l'invention. Ces deux terminaux sont distants l'un de l'autre. La distance réelle entre les deux terminaux 1 et 2 dépend de l'application. Elle peut aller de quelques mètres à plusieurs centaines voire plusieurs milliers de kilomètres. Par convention, on se place dans la suite du point de vue du site du terminal 1. Dit autrement, le site du terminal 1 est appelé site local et le site du terminal 2 est appelé site distant. L'image et le son de la voix d'un utilisateur distant du premier terminal correspondent respectivement à l'image et au son de la voix d'un utilisateur local du second terminal, et réciproquement.
Chaque terminal 1 ou 2 comprend un écran 10 ou 20 respectivement. L'écran d'un terminal est disposé de manière sensiblement horizontale. Cela signifie que le plan de l'écran présente avec l'horizontale un angle nul ou faible (par exemple inférieur à 15 degrés). L'écran est préférentiellement plan, mais peut aussi avoir une formé bombée ou la forme d'une pyramide polygonale, de manière concave ou convexe.
L'écran est par exemple un écran diffusant, opaque ou translucide, un écran de type CRT (de l'anglais « Cathode Ray Tube »), un écran à plasma, un écran à cristaux liquides, ou autre. Il peut aussi s'agir d'un écran adapté à la stéréoscopie, à savoir un écran de type précité recouvert d'un réseau lenticulaire approprié ou un écran comprenant des valves optiques (cristaux liquides ou PLZT...) qui adressent alternativement la vue gauche à l'œil gauche et la vue droite à l'œil droit au moyen de lunettes appropriées. Dans un mode de réalisation préféré, c'est un écran diffusant translucide, tel qu'un panneau de verre dépoli.
De préférence, le terminal présente la forme générale d'un puits fermé à l'une de ses extrémités par l'écran. L'autre extrémité forme le fond du puits. De cette manière des utilisateurs locaux peuvent se répartir autour de l'écran sans se gêner. La forme du puits, en coupe dans le plan de l'écran, peut être circulaire comme montré à la figurel , polygonale ou autre. On notera qu'elle peut aussi affecter la forme d'une courbe non fermée.
Dans un exemple d'application préféré de l'invention, conforme au schéma de la figure 1 , la hauteur du puits, comptée à partir du niveau du sol sur lequel se tiennent les utilisateurs locaux 11 est par exemple sensiblement égale à la hauteur d'une table (typiquement 0,72m lorsque les utilisateurs se tiennent assis, voire plus, par exemple un mètre lorsque les utilisateurs se tiennent debout). Le fond du puits repose alors sur le sol.
Ainsi qu'il sera précisé plus loin, un projecteur vidéo est de préférence installé à l'intérieur du puits. Pour augmenter le recul du projecteur vidéo sans augmenter la hauteur du puits, il est possible d'ajouter une estrade autour du puits, sur laquelle les utilisateurs locaux peuvent se tenir. On peut aussi installer le puits dans une fosse ménagée dans le sol, en sorte que le fond du puits est en dessous du niveau du sol. On peut ainsi augmenter la taille de l'écran. Une vitre de protection transparente peut recouvrir l'écran, afin pour l'utilisateur, de pouvoir s'appuyer ou poser un objet sur le terminal sans risquer d'endommager l'écran. En variante, la vitre de protection peut être remplacée par une vitre ou une glace tactile, en sorte que l'écran devient un écran tactile. La vitre ou la glace sont traitées de manière à éviter le reflet des utilisateurs locaux penchés sur l'écran. En variante, une couche de matériau anti-reflet est appliquée sur la face de l'écran tournée vers les utilisateurs locaux.
Dans un autre exemple d'application, conforme au schéma de la figure 2, le terminal 1 est installé en sorte que l'écran 10 se trouve sensiblement au niveau du sol sur lequel se tiennent les utilisateurs 11. Une main courante 18 peut être installée autour du puits, pour permettre aux utilisateurs locaux de s'appuyer dessus pour se pencher au dessus du puits. De cette manière, les utilisateurs peuvent se répartir autour du puits. En variante, il n'y a pas de main courante et les utilisateurs peuvent se tenir au-dessus du puits.
Dans un autre exemple, conforme au schéma de la figure 3, le puits 1 s'étend vers le bas depuis le plafond 4 de la salle qui l'abrite. Dans cet exemple, le plan de l'écran 10 se situe au-dessus de la tête des utilisateurs 11 (par exemple à 2,5 mètres du niveau du sol 3 sur lequel se tiennent les utilisateurs 11 ). De cette manière, les utilisateurs peuvent se disposer autour et au-dessous de l'écran 20. Ils peuvent également s'asseoir dans des fauteuils relativement inclinés de manière à être dans une position plus confortable.
A la figure 4, on a représenté, sur un schéma en coupe selon un axe A- B (visible sur le schéma de la figure 5b), les moyens vidéo d'un terminal selon l'invention. Ces moyens vidéo comprennent d'une part les moyens de prise de vue et d'autre part les moyens de restitution d'image. La vitre de protection précitée est visible à la figure 4 et porte la référence 16.
Les moyens de prise de vue comprennent une ou des caméras. Dans l'exemple représenté, il y a trois caméras dont deux seulement 12 et 13 sont visibles sur le figures. Les caméras de préférence sont disposées à l'intérieur d'une margelle 17 du puits, où elles sont protégées. L'axe optique de chaque caméra est incliné par rapport au plan de l'écran de manière à pouvoir produire des données relatives à l'image d'un utilisateur local se tenant à une position déterminée autour du puits (ici de l'autre côté du puits, en vis à vis de la caméra considérée).
Des marquages au sol, ou des zones matérialisées sur la margelle 17 ou similaire peuvent indiquer aux utilisateurs locaux les zones déterminées où ils doivent se tenir. Ceci évite d'avoir à bouger les caméras. En variante, les caméras sont mobiles et couplées à un dispositif de poursuite approprié. Afin de permettre la stéréoscopie, plusieurs caméras peuvent prendre simultanément l'image d'un utilisateur local, sous des angles légèrement décalés pour créer l'effet de disparité stéréoscopique. En variante, la stéréoscopie peut aussi résulter de l'emploi par les utilisateur locaux de lunettes polarisées. Dans le cas où l'écran est un écran diffusant translucide (ici du verre dépoli à l'acide ou par sablage de sa surface), les moyens de restitution d'image comprennent au moins un projecteur vidéo 14 disposé du côté de l'écran 10 opposé aux utilisateurs locaux 11. Dit autrement, les moyens de restitution d'image fonctionnent par rétro-projection. De préférence, le projecteur 14 est disposé à l'intérieur du puits, de manière à ce que le signal vidéo qu'il produit vienne éclairer la face de l'écran 10 tournée vers le fond 19 du puits. De cette façon, il est protégé et, de plus, il n'est pas visible de l'extérieur du puits. Dans l'exemple représenté, l'axe optique du projecteur 14 est incliné par rapport au plan de l'écran 10 dans une direction opposée à celui-ci et est orienté vers un miroir 15 disposé dans le puits de manière à réfléchir le signal optique généré par le projecteur 14 vers l'écran 10. Ceci permet d'augmenter la taille de l'image projetée sur l'écran 10 par rapport à une projection directe. D'autres miroirs tel que le miroir 15 peuvent être également utilisés. Le nombre et la forme de ces miroirs dépendent de l'agencement du projecteur 14 dans le puits.
A la figure 5a, on a représenté, sur une vue en coupe verticale selon un axe A-B un terminal selon l'invention. Sur la figure 5b, on a représenté une vue de dessus du terminal selon l'invention. Sur ces figures on a représenté les moyens audio du terminal. Ces moyens comprennent d'une part les moyens de prise de son et d'autre part les moyens de restitution sonore du terminal.
Les moyens de prise de son comprennent des microphones. Dans l'exemple représenté ces microphones sont au nombre de trois, et portent les références 101 , 102, et 103. Les trois microphones 101 à 103 sont par exemple suspendus au-dessus du centre de l'écran 10 et forment deux à deux un angle de 120 degrés. Il s'agit de préférence de microphones directifs, de directivité cardioïde, hypercardioïde, ou autre, orientée depuis le centre vers la périphérie de l'écran 10. Un microphone est orienté de manière à produire des données audio correspondant au son généré par un utilisateur local se tenant ou se déplaçant dans une zone déterminée par rapport à l'écran ou par rapport aux caméras. Dans un exemple, les microphones sont disposés sensiblement à la hauteur de la bouche des utilisateurs locaux 11 , et ils font face aux caméras. Les utilisateurs sont cadrés par les caméras, et ils peuvent parler entre deux microphones. En variante ou en complément, les moyens de prise de son comprennent un microphone omnidirectionnel. De préférence, ce microphone est alors couplé à un dispositif d'annulation d'écho.
Les moyens de restitution sonore, comprennent des haut-parleurs. Dans l'exemple représenté à la figure, les haut-parleurs sont au nombre de trois. Seuls deux d'entre eux 104 et 105 sont visibles sur la figure 5a. Ils sont par exemple disposés dans la margelle 17. De cette manière, ils n'encombrent pas l'espace au centre du puits, qui est traversé par le signal optique produit par le projecteur vidéo 14. De plus, ils sont alors protégés. De préférence, les haut- parleurs sont uniformément répartis à la périphérie du puits. Avantageusement, ils sont disposés du côté de l'écran 10 opposé aux utilisateurs locaux 11 , c'est à dire du côté de la face de l'écran 10 tournée vers le fond 19 du puits. De cette manière les utilisateurs locaux 11 , dont les oreilles et les yeux sont situés du côté de l'écran 10 opposé au fond 19 du puits ont l'impression que le son vient du fond du puits. Ceci donne l'impression que les personnes qui parlent se trouvent réellement dans le puits. Le son débouche de la margelle 17 par des ouïes 8 ménagées à sa surface.
Les microphones 101 à 103 sont par exemple solidaires d'une suspension fixée à un système d'arceaux (non représentés) formant un portique au-dessus de l'écran 10. Ces arceaux sont par exemple fixés aux parois verticales ou à la margelle 17 du puits. Ils délimitent l'emplacement des utilisateurs. Les haut-parleurs 104 à 106 sont, de préférence, montés sur une suspension appropriée. Le montage en suspension des haut-parleurs et/ou des microphones permet d'éviter tout risque de couplage « solidien » entre les premiers et les seconds.
En complément ou à la place des haut-parleurs précités, les moyens de restitution sonore peuvent comprendre des haut-parleurs plats et transparents maintenus, par exemple par collage, sur la face de l'écran 10 opposé au fond 19 du puits (celle tournée vers les utilisateur locaux 11 ). Le son restitué par ces haut-parleurs est alors en correspondance subjective avec l'image restituée sur la zone de l'écran 10 sur laquelle ils sont disposés. De tels haut-parleurs ont fait récemment leur apparition sur le marché et sont proposés, par exemple, par la société NXT Corporation. En variante, les haut parleurs plats précités ne sont pas transparents.
Les moyens de restitution vidéo comprennent alors un projecteur disposé du même côté de l'écran que les utilisateurs locaux, l'écran étant dans ce cas un écran diffusant opaque.
Les parois internes du puits sont de préférence revêtues d'un matériau absorbant acoustique 6 permettant d'éviter l'effet « caisse de résonance » à l'intérieur du puits.
Chaque dispositif comprend une unité de gestion comportant des moyens de traitement audio et des moyens de traitement vidéo. Ces deux types de moyens vont maintenant être décrits séparément en référence respectivement aux schémas de la figure 6 et de la figure 7. Cette présentation séparée a été choisie par souci de commodité. Néanmoins, ces deux groupes de moyens réalisent bien entendu une unité fonctionnelle, de manière que les sons et les images restitués dans chaque terminal soient en cohérence les uns avec les autres. Sur les schémas des figures 6 et 7, on considère l'exemple d'un système de visioconférence point à point entre les terminaux 1 et 2.
L'unité de gestion vidéo 15 du terminal 1 comprend une matrice M de composition d'image recevant en entrée les signaux vidéo générés par les caméras 12 et 13. La sortie de la matrice M est couplée à l'entrée d'un duplicateur de flux lumineux D.
La sortie de ce duplicateur D est reliée à l'entrée d'un codeur vidéo 17. Les données vidéo compressées en sortie du codeur 17 correspondent à au moins une image d'un utilisateur local 11 (figure 1 ). Elles sont transmises vers le terminal distant 2 par l'intermédiaire d'un réseau de communication via des interfaces (non représentées) appropriées au type de réseau utilisé pour la transmission.
La sortie du duplicateur D est en outre reliée à l'entrée vidéo d'une unité de traitement vidéo numérique VPU, telle qu'une station de la famille SGI proposée par la société Silicon Graphics ou tout autre équipement de traitement d'image en temps réel permettant la composition d'images, le trucage, l'incrustation d'images, etc....
Celle-ci comprend aussi une entrée de données pour recevoir, via un convertisseur analogique/numérique A/D, des données vidéo délivrées par la sortie d'un décodeur vidéo 18. Ces données vidéo sont transmises depuis le terminal distant 2 par l'intermédiaire du réseau de communication via les interfaces appropriées (non représentés). Elles correspondent à au moins une image d'un utilisateur distant 21 (figure 1).
La sortie vidéo de l'unité VPU est reliée à l'entrée vidéo du projecteur vidéo 14. Elle délivre par exemple un signal vidéo pour une image au format 1024x768 (pixels).
L'unité VPU réalise les fonctions suivantes :
- l'acquisition des images locales produites par les caméras, en vue de leur restitution par le terminal local lui-même ; - la gestion de la stéréoscopie ;
- la composition des images locales et/ou des images distantes, soit par fusion soit par superposition, ainsi qu'il sera explicité plus loin ;
- la restitution de l'image composée ; - éventuellement le trucage vidéo, pour produire des effets spéciaux, par exemple pour ajouter à l'image restituée des perturbations produisant un effet de déformation de l'image restituée ; une telle déformation peut correspondre à des vaguelettes sur l'écran, afin de simuler l'agitation de la surface de l'eau et d'augmenter ainsi la similitude avec un puits réel ; l'écran peut alors être un écran tactile, l'effet de vaguelettes étant produit lorsqu'un utilisateur local touche l'écran ; ces déformations peuvent être codées par des données informatiques transmises avec les données audio et les données vidéo, par exemple selon le protocole ITU T120 ou similaire ; - éventuellement également, l'incrustation numérique ou analogique d'images vidéo supplémentaires codées au format JPEG (par exemple des dessins, plans, graphiques, ou similaire permettant d'illustrer le propos des utilisateurs) ; ces images supplémentaires, qui ne correspondent pas à des images prises par les moyens de prise de vue selon l'invention, sont codées par des données informatiques transmises avec les données audio et les données vidéo, par exemple selon le protocole ITU T120 ou similaire.
Le fait de composer une image à partir des images locales et des images distantes, permet à chaque utilisateur de voir les autres utilisateurs sur l'écran, y compris ceux qui se trouvent sur le même site que lui. On évite ainsi les mouvements de tête des utilisateurs locaux, visibles par les utilisateurs distants, allant de l'écran au visage des autres utilisateurs locaux. Cela permet en outre à chaque utilisateur local de se placer autour du puits comme si les deux groupes d'utilisateurs (locaux et distants) étaient un seul et même groupe de personnes présentes autour du puits. Le codage des données transmises d'un terminal à l'autre a pour but de compresser les données vidéo afin de limiter la bande passante nécessaire à la transmission, ce qui permet d'adapter le débit aux lignes offertes par les opérateurs de télécommunication. Le codeur 17 et le décodeur 18 sont par exemple un codeur et un décodeur de type MPEG (de l'anglais "Moving Pictures Experts Group"), c'est à dire qu'ils répondent au standard de compression des films vidéos du Groupe d'Experts des Images Animées. Il peut aussi s'agir d'un codeur de type ITU H263 (de l'anglais « International Télécommunication Union ») ou de type AVI (de l'anglais « Audio Video Interleaved »).
En partie droite de la figure 6, on a représenté de même le schéma d'une unité de gestion 25 du terminal distant 2. Cette unité 25 étant identique à l'unité de gestion 15 du terminal local 1 , elle ne sera pas décrite à nouveau. On notera que les éléments du terminal distant 2 correspondant aux éléments du terminal local 1 visibles notamment sur la figure 6, portent la même référence que ces derniers avec, pour le chiffre des dizaines, le chiffre 2 en lieu et place du chiffre 1. Bien entendu, plus de deux caméras peuvent être prévues dans certains ou dans chacun des terminaux du système de visioconférence. Dans ce cas, l'unité de gestion vidéo de ces terminaux est bien sûr modifiée de façon correspondante, en fonction des équipements disponibles, ainsi que l'homme du métier le perçoit immédiatement. De même, dans le cas d'un réseau de communication en mode multipoints, c'est à dire lorsque chaque terminal est relié par le réseau à au moins deux autres terminaux distants, il faut prévoir d'autres décodeurs vidéo tels que le décodeur 18 (un pour chaque site distant relié). Chacun de ces décodeurs délivre alors des données vidéo décompressées sur une entrée de données appropriée de l'unité VPU. Toutefois, ces mesures ne sont pas nécessaires lorsque le réseau de communication comprend un équipement de visioconférence multipoint ou EVM (en anglais, "Multipoint Conférence Unit" ou MCU). On peut aussi prévoir des liaisons audiovisuelles directes entre les terminaux sachant que c'est l'unité VPU qui gère la composition des images sur l'écran.
A la figure 8, on a représenté symboliquement un exemple d'images 31 , 32, 33 et 34 générées respectivement par les caméras 12 et 13 du terminal local 1 et par les caméras 22 et 23 du terminal distant 2. Les figures 9 à 11 montrent des exemples de la composition des images locales et distantes produite par l'unité VPU. Les images montrées sur ces figures sont rectangulaires, mais cela ne limite en rien la forme de l'écran qui ainsi qu'il a été dit plus haut, peut être circulaire, ovale, polygonale ou autre. La figure 9 montre l'image composée 35 obtenue par superposition des images 31 à 34. Les images sont superposées par transparence. L'intensité lumineuse des images ainsi superposées n'est pas forcément identique pour chaque image. De préférence, l'intensité lumineuse de l'image des utilisateurs locaux est inférieure à celle de l'image des utilisateurs distants. De cette manière, les utilisateurs locaux n'apparaissent sur l'écran que sous forme d'ombres, de « fantômes » ou similaire. Ce mode de composition produit une image homogène observable par toutes les personnes rassemblées autour du puits. La figure 10 montre l'image composée 36 obtenue par fusion
(concaténation) des images 31 à 34. Ce mode de composition consiste à affecter un zone particulière de l'image restituée à chaque source d'image (caméra), en opérant ainsi une partition l'image restituée. Ce mode de composition produit une image présentant des discontinuités ou bien des « fondus enchaînés ». Ceci permet de ne faire apparaître ou de mettre en valeur l'image d'un utilisateur seulement, par exemple celui qui prend la parole. Ces effets spéciaux sont générés par l'unité VPU qui mélange et règle les niveaux de luminance des images. On peut par exemple affecter la zone de l'écran la plus proche de chaque utilisateur local à l'image de cet utilisateur local, en sorte que l'utilisateur peut ainsi se voir sur l'écran comme s'il se voyait par reflet à la surface de l'eau dans un puits réel.
Les images composées montrées sur les figures 9 et 10 produisent un effet identique à celui produit par l'eau dans un puits réel. Chaque personne se voit à l'endroit et voit les autres personnes à l'envers. Enfin la figure 11 montre l'image 37 obtenue par fusion des images 31 à
34 après inversion géométrique (de haut en bas) de ces images. Cette composition permet de focaliser l'attention des utilisateurs sur le centre de l'écran et non plus sur sa périphérie comme dans les deux autres modes de composition. En outre, elle permet à chaque utilisateur local de voir une autre personne de face.
En général, la composition des images sera telle que l'image d'un utilisateur local et celle d'un utilisateur distant soient localisées en vis à vis sur l'écran. De préférence, la localisation sur l'écran de l'image sonore d'un utilisateur distant est cohérente avec la localisation sur l'écran de l'image de cet utilisateur distant telle que restituée sur l'écran. Ceci est obtenu par une commande appropriée de l'unité de traitement vidéo VPU précitée et d'une unité de traitement audio (qui va maintenant être décrite).
A la figure 7, on a représenté les moyens de traitements audio de l'unité de gestion 15 du terminal local 1 (en partie gauche de la figure) et les moyens correspondants de l'unité de gestion 25 du terminal distant 2 (en partie droite de la figure). En fait ces moyens sont identiques pour chaque terminal. On notera que les éléments du terminal distant 2 correspondant aux éléments du terminal local 1 visibles notamment sur la figure 7, portent la même référence que ces derniers avec pour le chiffre des centaines, le chiffre 2 en lieu et place du chiffre 1.
L'unité de gestion 15 du terminal local 1 comprend une unité de traitement audio numérique APU réalisée par exemple sous la forme d'un ou plusieurs DSP (de l'anglais "Digital Signal Processor" qui signifie processeur de signal numérique) ou sous la forme de cartes audio numériques pour ordinateur de type PC. Des entrées analogiques ou numériques de l'unité APU sont reliées aux microphones 101 , 102 et 103 via des pré-amplificateurs analogiques A. Des sorties analogiques de l'unité APU sont reliées à un codeur audio 117 tel qu'un codeur de type MP3 (de "MPEG - Layer III", qui désigne le standard de compression de données audio pour l'Internet) ou traitées selon les modes normalisés en télécommunication (ITU G711 , G742, G748, G723, G729, etc.. selon le débit) pour produire des données audio compressées. Ces données audio compressées correspondent aux sons générés par les utilisateurs locaux et captés par les microphones 101 à 103. Ces données sont transmises par l'intermédiaire du réseau de communication via des interfaces appropriées (non représentés) vers le terminal distant 2.
L'unité de gestion 15 comprend en outre un décodeur audio 118 qui est le dual du codeur audio de l'unité de gestion 25 du terminal distant 2, tel qu'un décodeur MP3 ou G7xx (voir ci-dessus). Le décodeur 118 reçoit des données audio du réseau de communication (non représenté) reliant le terminal local 1 au terminal distant 2 via les interfaces appropriées (également non représentées). Des sorties analogiques ou numériques du décodeur 118 sont reliées, via des amplificateur de puissance PA respectifs, aux hauts-parleurs 104, 105 et 106 des moyens de restitution sonore. Les sons restitués par ces haut-parleurs à partir desdites données audio, correspondent aux sons générés par des utilisateurs distants 21 (figure 1 ).
Un microphone du terminal local 1 est associé à un haut-parleur du terminal distant 2. Par exemple, les microphones 101 à 103 du terminal 1 sont respectivement associés aux haut-parleurs 204 à 206 du terminal 2. De même, un haut-parleur du terminal local 1 est associé à un microphone du terminal distant 2. Par exemple, les haut-parleurs 104 à 106 du terminal 1 sont respectivement associés aux microphones 201 à 203 du terminal 2.
L'unité APU réalise les fonctions suivantes :
- l'acquisition des données audio correspondant au sons captés par les microphones 101 à 103 . - le contrôle de l'effet spatial, c'est à dire le contrôle de la cohérence spatiale des données audio correspondant au son généré par chaque utilisateur local avec les données vidéo correspondant à l'image respective des utilisateurs locaux, qui sont produites par l'unité de gestion 15 ;
- éventuellement l'annulation d'écho et/ou des effets anti-réverbération ; - éventuellement également des effets sonores additionnels, tels qu'un effet donnant l'impression que les utilisateurs parlent du fonds d'un puits réel ; un autre effet sonore intéressant est l'effet spatial dit "pan-pot", équivalent à la stéréophonie dans un plan, en l'occurrence celui de l'écran ; l'effet "pan-pot" correspond à une stéréophonie avec plusieurs voies de reproduction ; cet effet est obtenu, dans une configuration à au moins trois haut-parleurs locaux associés à trois microphones distants, en classant les niveaux (intensité) en sortie des microphones et en choisissant l'association des haut-parleurs locaux et des microphones distants en fonction de ce classement ; ceci permet de positionner l'image sonore d'un locuteur distant dans une zone déterminée du plan de l'écran ; cette zone est naturellement choisie de manière que sa localisation sur l'écran soit cohérente avec la localisation de l'image du locuteur distant restituée sur l'écran. Le contrôle de l'effet spatial complète l'effet naturellement produit par la directivité des microphones. Par exemple, si l'on considère une paire de microphones directifs et leur paire de haut-parleurs associés, cet effet correspond à un effet stéréophonique simple. Mais avec trois haut-parleurs au moins, un effet spatial de type « pan-pot » permet à l'image sonore de se déplacer dans un plan correspondant au plan de l'écran.
L'annulation d'écho est notamment utile si les moyens de prise de son comprennent un microphone omnidirectionnel. Toutefois, outre les problèmes d'écho, elle permet également de s'affranchir des problèmes de stabilité des boucles audio.
Les microphones locaux captent les sons générés par les utilisateurs locaux. Ces sons sont restitués par les haut-parleurs distants et peuvent être captés par les microphones distants. Ils sont alors restitués par les hauts parleurs locaux. Ils peuvent à leur tour être captés par les microphones locaux, etc.. Par conséquent, en cas de couplage entre les microphones et les hauts- parleurs d'un terminal, il y a un bouclage acoustique dont il faut assurer la stabilité afin d'éviter la saturation des moyens audio (par effet "Larsen").
Dans l'exemple de réalisation préféré des terminaux, la stabilité acoustique provient essentiellement de la directivité des microphones, associée à la diffraction acoustique sur le rebord de la margelle 17 du puits.
Un renfort de stabilité peut être obtenu en choisissant une directivité cardioïde du second ordre ou hypercardioïde. La directivité des microphones a aussi l'avantage d'améliorer l'effet spatial.
Le risque de couplage entre les microphones et les hauts-parleurs peut en outre être avantageusement réduit en respectant la mesure suivante. Le haut-parleur du site local qui est associé au microphone du site distant qui est le plus proche du haut-parleur du site distant associé à un microphone déterminé du site local, est le plus éloigné possible dudit microphone déterminé du site local. Les termes "proches" et "éloignés" employés ci-dessus s'entendent au sens acoustique, c'est à dire qu'ils se réfèrent respectivement à un couplage important et à un couplage faible, compte tenu de la directivité des microphones et/ou des haut-parleurs, des diffractions, réflexions et/ou absorptions acoustiques tenant à l'implantation de ces derniers, et d'une manière générale de toutes les perturbations acoustiques impliquées par l'implantation matérielle des éléments du terminal considéré.
Le schéma de la figure 12 illustre un exemple d'application de cette mesure dans le cas considéré précédemment de terminaux en forme de puits dont la surface est circulaire, ayant chacun trois microphones et trois hauts- parleurs associés. Sur cette figure les mêmes éléments qu'à la figure 7 portent les mêmes références. On voit, par exemple, que le haut-parleur 104 du terminal 1 , qui est associé au micro 201 du terminal 2 qui est le plus proche du haut-parleur 204 du terminai 2 associé au microphone 101 du terminal 1 , est le plus éloigné possible dudit microphone 101 du terminal 1. Dans l'exemple, le haut-parleur 104 est disposé dans la margelle du puits à une position angulaire correspondant à un angle de +120° (compté dans le sens trigonométrique) par rapport au rayon correspondant à l'axe de la directivité du microphone 101 la position. Le système comprend au moins deux terminaux de visioconférence tels que décrits ci-dessus. Chaque terminal est distant des autres terminaux. Les terminaux sont reliés par un réseau de communication ou de diffusion pour la transmission des données audio et vidéo.
Dans un premier exemple d'application, les terminaux sont répartis sur des sites différents, par exemple les sites de différents établissements d'une entreprise. Dans ce cas, le réseau peut être de type WAN (de l'anglais « Wide Area Network »). Il peut aussi s'agir de l'Internet, d'un réseau haut débit sur ATM (de l'anglais « Asynchronous Transfer Mode »), d'un réseau de lignes spécialisées, et de façon générale de tout type de réseau de communication par liaison filaire radio, optique et/ou par satellite.
Dans chaque site, les terminaux sont de préférence installés dans un lieu habituel de rencontre, un espace ouvert formant un forum tel qu'un hall d'entrée, une salle de repos (où se trouvent habituellement les machines à café), une cafétéria ou tout simplement un couloir. Ainsi placés, les terminaux qui comme on l'a dit peuvent être en fonctionnement continu, réalisent le lien, l'interface, entre les différents sites.
Dans un deuxième exemple d'application, les terminaux sont répartis en différents emplacements d'un même site, par exemple ils sont disposés dans un lieu public, une grande salle, un salon de réception, etc ... C'est dans ce type d'application que les terminaux peuvent avantageusement avoir la forme d'une table. Dans ce cas, le réseau peut en outre être de type LAN (de l'anglais « Local Area Network »). Dans ces exemples d'application, les terminaux peuvent fonctionner en continu, de manière à permettre la communication informelle et sans rendez- vous entre des utilisateurs distants les uns des autres. Les puits constituent donc, dans chaque site, une fenêtre ouverte sur un site distant. Les utilisateurs peuvent alors, en passant près du puits, regarder dans le puits pour avoir un contact visuel avec un utilisateur se trouvant sur le site distant. Une conversation peut alors facilement être engagée. Le puits de visioconférence permet donc la communication informelle et conviviale entre des utilisateurs distants.
D'autres applications peuvent aussi réaliser la combinaison des premier et deuxième exemples ci-dessus.
Lorsque le système ne comprend que deux terminaux, on dit que ces* terminaux sont reliés par le réseau en mode point à point. Lorsque le système comprend plus de deux terminaux, on dit qu'ils sont reliés par le réseau en mode multipoint. Dans l'exemple représenté à la figure 13, le système comprend un réseau de communication R comprenant des liaisons 310 pour relier les terminaux 300 en mode multipoint. Il s'agit bien entendu de liaisons bidirectionnelles, qui sont symétriques ou asymétriques en débit. Dans cet exemple, le réseau est complètement maillé, c'est à dire que des liaisons 310 relient spécifiquement chaque terminal déterminé à chacun des autres terminaux. Néanmoins, le réseau peut n'être que partiellement maillé.
Dans l'exemple représenté à la figure 14, le système comprend un réseau de communication R comprenant un équipement de visioconférence multipoints ou EVM (en anglais « Multipoint Conferencing Unit » ou MCU), aussi appelé pont de visioconférence. Cet équipement, connu en soi, est relié, par une liaison 320, à chacun des terminaux 300. Il assure le multiplexage et la commutation des données audio et vidéo, ou autres, en provenance ou à destination de chacun des terminaux. Dans d'autres exemples, non représentés, le réseau peut à la fois contenir un EVM et des liaisons directes entre certains au moins des terminaux deux à deux. Ceci correspond à une combinaison des exemples représentés aux figures 13 et 14.

Claims

REVENDICATIONS
1. Terminal de communication pour système de communication entre un ou plusieurs utilisateurs locaux (11 ) et un ou plusieurs utilisateurs distants (21), comprenant :
- des moyens de prise de son (101-103,201-203) pour produire des données audio correspondant au son généré par les utilisateurs locaux ;
- des moyens de restitution d'image (14,10,20) comportant un écran (10,20) disposé sensiblement horizontalement, pour restituer sur l'écran au moins l'image d'un utilisateur distant à partir de données d'image ;
- des moyens de restitution sonore (104-106,204-206) pour restituer le son généré par l'utilisateur distant à partir de données audio.
2. Terminal selon la revendication 1 , comprenant en outre :
- des moyens de prise de vue (12,13), pour produire des données vidéo correspondant à l'image des utilisateurs locaux (11 ).
3. Terminal selon la revendication 1 ou la revendication 2, comprenant en outre :
- des moyens de transmission de données informatiques codant des images supplémentaires ou des effets de déformation de l'image restituée.
4. Terminal selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre : - des moyens de composition de l'image d'au moins un utilisateur local et de l'image d'au moins un utilisateur distant sur l'écran.
5. Terminal selon la revendication 4, dans lequel les moyens de composition fonctionnent par superposition de l'image de l'utilisateur local et de l'image de l'utilisateur distant.
6. Terminal selon la revendication 4, dans lequel les moyens de composition fonctionnent par partition de l'écran en plusieurs zones de restitution, une première zone de restitution étant réservée à la restitution de l'image de l'utilisateur local et une seconde zone de restitution étant réservée à la restitution de l'image de l'utilisateur distant.
7. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les moyens de restitution d'image fonctionnent par rétro-projection.
8. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les moyens de prise de vue comprennent au moins une caméra (12,13) fixe disposée de manière à produire des données vidéo correspondant à l'image d'un utilisateur local (11) se tenant dans une zone déterminée par rapport à l'écran (10).
9. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les moyens de prise de son comprennent au moins un microphone directif orienté de manière à produire des données audio correspondant au son généré par un utilisateur local se tenant dans une zone déterminée par rapport à l'écran (10).
10. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les moyens de prise de son comprennent au moins un microphone omnidirectionnel couplé à des moyens d'annulation d'écho de manière à produire des données audio correspondant au son généré par les utilisateurs locaux.
11. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de restitution sonore comprennent plusieurs haut- parleurs (104-106,204-206) disposé du côté de l'écran (10) opposé aux utilisateurs locaux (11 ).
12. Terminal selon la revendication 11 dans lequel les moyens de restitution sonore comprennent une unité de traitement audio (APU) produisant un effet spatial de type « pan-pot ».
13. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de restitution sonore comprennent des haut-parleurs plats et transparents disposés sur la face de l'écran (10) tournée vers les utilisateurs locaux (1 1 ) en relation avec l'image de l'utilisateur distant.
14. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les moyens de restitution vidéo comprennent une unité de traitement vidéo (VPU) produisant un effet de déformation de l'image restituée.
15. Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant la forme générale d'un puits fermé à l'une de ses extrémités par l'écran.
16. Terminal selon la revendication 15, dans lequel le puits est disposé par rapport au plan du sol sur lequel se tiennent les utilisateurs locaux (1 1 , figure 1 ), de manière que la hauteur de l'écran par rapport à ce plan soit de l'ordre de la hauteur moyenne d'une table.
17. Terminal selon la revendication 5 dans lequel le puits est disposé par rapport au plan du sol (3, figure 2) sur lequel se tiennent les utilisateurs locaux (11 , figure 2) de manière que l'écran soit sensiblement à la hauteur de ce plan.
18. Terminal selon la revendication 15, dans lequel le puits est disposé par rapport au plan du sol (3, figure 3) sur lequel se tiennent les utilisateurs locaux (1 1 , figure 3) de manière que l'écran soit au-dessus des utilisateurs locaux.
19. Terminal selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, comprenant une unité de gestion (15,25) reliée aux moyens de prise de vue, aux moyens de prise de son, aux moyens de restitution d'image et aux moyens de restitution sonore, et disposée à l'intérieur du puits.
20. Terminal selon l'une quelconque des revendications 15 à 19 dans lequel les parois internes du puits sont revêtues d'un revêtement absorbant acoustique (6).
21. Terminal selon l'une quelconque des revendications 15 à 20 dans lequel les moyens de prise de vue et/ou les moyens de restitution sonore sont disposés dans une margelle (17) du puits.
22. Système de communication comprenant au moins un premier terminal (330) selon l'une quelconques des revendications précédentes en un premier site et un second tel terminal (300) en un second site, distant du premier site, reliés par un réseau de communication (R).
23. Système selon la revendication 22 dans lequel plus de deux terminaux sont reliés par le réseau (R) en mode multipoints, le réseau (R) comprenant un Equipement de Visioconférence Multipoints (EVM).
24. Système selon l'une des revendications 22 ou 23, dans lequel les terminaux fonctionnent en continu, de manière à permettre la communication informelle et sans rendez-vous entre des utilisateurs distants les uns des autres.
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