Etude d`enceintes sans fil

P36. Transmission d’un signal audio sur un
canal numérique vers des enceintes Hi-Fi
Année 2002-2003
auteurs : Laurent ADROIT, Sylvain GERMAINE, Lionel LECLERC, Manuel MARTINEZ,
Lukasz SZMYCZAK.
encadrants : Alain LEROY (dépt. informatique) et Gérard GRATON (dépt. électronique)
partenaires : Yvon KERNEIS et François FORICHER, Société Cabasse
Mots clés : haute fidélité, réseau domotique, Home Cinema, synchronisation, QoS,
FireWire (IEEE1394), Courant porteur (PLC), Wi-Fi (802.11x), systèmes embarqués
Résumé : Ce projet porte sur l’étude des solutions technologiques envisageables
pour véhiculer un signal audio multi-voies sur un canal numérique vers des enceintes
haute-fidélité. L'objectif fixé est la transmission d’un fichier audio stéréo depuis un
PC émetteur vers deux autres PC récepteurs représentant chacun les voies gauche
et droite. A terme, les enceintes intégreront une interface réseau, une interface
audio, un amplificateur et seront raccordées à une prise de courant. Ainsi, en vue
d’une réalisation plus compacte qui succèdera à la phase de maquettage, nous
avons également réalisé une étude des systèmes embarqués susceptibles de
supporter les fonctions matérielles et logicielles nécessaires à la transmission audio
numérique.
1. Présentation et contexte du projet
Les systèmes « Home Cinema » ont de plus en plus de succès auprès du grand public. Ils
offrent une restitution fidèle du son d’un film sur six voire huit voies audio. Cependant, ces
systèmes s’avèrent complexes à installer et configurer. La société Cabasse souhaite, grâce
à l’utilisation d’un réseau de transmission numérique, simplifier la connectique et ajouter de
l’intelligence aux enceintes, permettant par exemple une adaptation dynamique de celles-ci
à la géométrie de la pièce. Le réseau reliant la source à la paire d’enceintes peut être soit
filaire (Ethernet, IEEE1394, Courant Porteur), soit sans fils (Wi-Fi). La transmission
numérique des informations audio est très complexe puisqu’il faut garantir une
synchronisation parfaite du son des deux voies sur des réseaux asynchrones.
2. Méthodologie développée pour aboutir.
Le projet se décline en trois grandes parties : études bibliographiques des technologies
réseau envisagées, mise en œuvre des solutions technologiques retenues et qualification de
la transmission audio numérique.
3. Développement des différentes tâches et principaux résultats
31. Etudes
Une étude sur le bus FireWire (IEEE1394) a été réalisée afin de comprendre le
fonctionnement de ce protocole orienté multimédia. Il apparaît que celui-ci alloue une partie
de sa bande passante au transport isochrone des données. De plus, une couche applicative
spécifique à la transmission audio est implémentable (AMDTP).
Une étude sur le protocole Courant Porteur (CPL) a également été réalisée dans la mesure
où les enceintes sont nécessairement raccordées au secteur. Il s’avère que les technologies
actuelles ont des débits relativement faibles (14Mb/s) mais sont amenées à évoluer
(100Mb/s).
Enfin une étude sur les systèmes embarqués recense différentes configurations matérielles
et logicielles pouvant supporter les fonctions nécessaires à la transmission audio
numérique : carte mère, processeur, mémoire, entées/sorties, mini système d’exploitation.
32. Maquettes
La plateforme matérielle se compose de 3 PC avec ses interfaces réseaux et audio, d’une
paire d’enceintes et de 2 amplificateurs. Le système d’exploitation utilisé est Linux.
Une maquette, précédemment conçue, fonctionnant sur Ethernet, a été reassemblée en vue
d’être testée. La qualité sonore semble acceptable à l’écoute.
Une maquette basée sur le FireWire (IEEE1394) a été mise en œuvre. La qualité sonore
apparaît dégradée à l’écoute (dans l’attente d’améliorations).
33. Qualification
Une procédure de tests a été élaborée afin de qualifier la transmission audio numérique à
partir de critères tels que le taux de distorsion, le taux d’intermodulation, la diaphonie, la
synchronisation entre les deux voies…
Les résultats des mesures sur la maquette Ethernet sont conformes aux spécifications de
notre partenaire sauf en ce qui concerne la synchronisation des deux voies.
4. Conclusions et perspectives.
Compte tenu des résultats observés, des améliorations sont à prévoir sur le plan de la
synchronisation pour Ethernet ainsi que sur l’implémentation du FireWire (IEEE1394) sous
Linux.
En perspective d’une meilleure intégration des enceintes dans un salon, les solutions
utilisant PLC et Wi-Fi devront également être mises en œuvre et testées.
Le système audio numérique doit être réduit en remplaçant les PC par un des systèmes
embarqués sélectionnés dans l’étude bibliographique.
Le système doit être modifié pour pouvoir véhiculer jusqu’à huit voies audio.
Des fonctions pourront être développées pour ajouter de l’intelligence aux enceintes.
Bibliographie
[1] IEEE 1394 For Linux [Internet]
http://www.linux1394.org
[2] P. FICHEUX : "Linux Embarqué", Eyrolles.
[3] P.KADIONIK : Portail français sur les systèmes embarqués[Internet]
http://www.enseirb.fr/~kadionik/embedded/embedded.html
[4] PLC Forum [Internet]
http://www.plcforum.org