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Linux embarqué: conception et réalisation d'un enregistreur audionumérique sur disque dur

Auteurs : Antoine Malnati et Adrien Roch - Directeurs de mémoire : Jean Rouchouse (Dir mémoire), Pierre Ficheux (Dir externe)

Téléchargement du mémoire : partie A

Téléchargement du mémoire : partie B

Résumé partie A :

L’objectif de ce mémoire est de démontrer la pertinence de l’utilisation de Linux embarqué pour la conception de machines audionumériques. Afin d’illustrer nos propos, nous avons travaillé à la réalisation d’un enregistreur numérique à disque durs. Ce document décrit donc, étape par étape, la mise en oeuvre d’une simulation de l’enregistreur sur une station de développement aménagée à partir d’une distribution classique de Linux : Fedora core 3. La première partie pose les définitions permettant de faciliter la compréhension de l’ensemble. Puis, elle propose ensuite une méthode générale pour la création d’un système embarqué à partir du système d’exploitation Linux. La deuxième partie s’intéresse tout particulièrement au développement de l’interface utilisateur. Elle propose une réflexion sur ce que doit être une interface utilisateur, et notamment tout ce qui concerne la visualisation des niveaux. L’étude réunit et analyse tous les critères d’ergonomie, d’efficacité et de précision nécessaires au confort de l’ingénieur du son, dans le cas d’un enregistrement numérique.

Résumé partie B :

La création d' une machine audio-numérique oblige le plus souvent les constructeurs à forger des circuits intégrés spécialement conçus par leurs bureaux d'études. Des composants comme les FPGAs (Field-Programmable Gate Array) permettent le prototypage des circuits intégrés qui seront utilisés dans un enregistreur audio-numérique ou un compresseur dynamique. Ces techniques de développement sont très lourdes et coûtent chères (temps de développement, licences, matériel...). La méthode du système d'exploitation embarqué consiste à programmer des ordinateurs et à les dédier à la réalisation de quelques tâches. Il est alors possible de faire en grande partie abstraction du matériel : c' est le logiciel qui fait la machine et non plus ses composants électroniques. Ces systèmes, très fermés, sont largement
implantés dans le monde de l'industrie. Linux est sûrement le système d' exploitation préféré des intégrateurs : licence GPL (gratuité), grande stabilité, disponibilité du code source... Une forte communauté de développeurs permet d'améliorer jour après jour de nombreux logiciels dédiés à l' univers du son. Quelques uns de ces logiciels (Ecasound, Jack, LcdProc, Meterbridge...) permettent, grâce à leur grande ouverture, d'être mis en commun pour réaliser un petit ensemble homogène et stable possédant les même fonctions qu' un enregistreur numérique sur disque dur. Cet ensemble informatique peut ensuite être intégré dans un système informatique réduit et miniaturisé pour être emporté partout...

Abstract First Part:

The main purpose of this work is to show the relevance of the use of "Embedded Linux" into digital audio hardwares. In order to illustrate our remarks, we have worked on the realization of a digital hard disk recorder. This document thus describes, stage by stage, the implementation of a recorder simulation on a developpement station based on a standard Linux distribution : Fedora core 3. The first part establishes the definitions making it possible to help the understanding of the unit. Then, it suggests a general method for the creation of an embedded system starting from the Linux operating system. The second part regards the development of the user interface. It suggests a reflexion on what must be an user interface, and particulary all that relates to the visualization of the levels. The study joins together and analyzes all the criteria of ergonomics, effectiveness and precision necessary to the sound engineer well-being, in the case of a digital recording.

Abstract Second Part:

When digital audio manufacturers conceive new products (HD recorders, dynamic equalizers, ...) they usually forge specially designed integrated circuits. Even if these circuits can be emulated with components such as FPGAs, developing costs are very high : work hours, royalties, equipement,...  Embbeded systems provide specialized computers programmed for one or a few tasks. Hardware is then no longer a matter as classic data processing devices are now used : software replaces specialized components. Those machines are well established in the industry because their very stable and cheaper than other equipements. Linux is surely system integrators' preferred operating system : General Public License (free software), stable and open code... The linux audio community contributes every day to improve hundreds of audio applications. Some of these programs (Kai Vehmanen's Ecasound, Paul Davis's Jack, LcdProc, Steve Harris's Meterbridge...) may be gathered to make a small and stable unit able to compete with commercial Dtd recorders. This software unit can easily be integrated in a sub-compact computer with reduced capabilites and taken on the road...