<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé et dispositif de traitement de signaux vidéo"
La présente invention concerne un procédé de traitement de signaux vidéo, par exemple pour la réalisation d'effets spéciaux lors de l'affichage d'images vidéo tels que arrêt sur image, ralenti, retransmission accélérée, inspection d'images vidéo etc...
Les procédés et dispositifs usuels pour la réalisation de ralenti et d'arrêt sur image mettent en oeuvre par exemple des bandes d'enregistrement. Cela suppose une succession d'étapes consistant, par exemple pour un ralenti, en l'enregistrement des signaux vidéo sur la bande à une vitesse donnée, le retour en arrière de la bande et ensuite la lecture de la bande à un vitesse inférieure à celle de l'enregistrement.
Ces procédés et dispositifs usuels de traitement de signaux vidéo provoquent des anomalies diverses perçues dans les images vidéo affichées, comme par exemple un affaiblissement de la luminosité de l'image affichée, une vibration de haut en bas de l'image affichée, une saccade dans la succession d'images ralenties, etc...
D'autres procédés et dispositifs font usage de mémoires à accès sélectif pout l'enregistrement des signaux vidéo à traiter pour obtenir un arrêt sur image, un ralenti, etc. Ces autres procédés et dispositifs à mémoires à accès sélectif présentent entre autres le même désavantage que les procédés et dispositifs à bande d'enregistrement, à savoir l'introduction d'un délai entre l'enregistrement des signaux vidéo et leur affichage après traitement.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et, d'une part, de procurer, un traitement des signaux vidéo simultanément à leur réception et, d'autre part, de former des images vidéo présentant une luminosité sensiblement égale à celles des images vidéo non traitées, de façon à fournir une succession d'images vidéo affichées de façon stable, assurant par exemple une continuité dans le ralenti d'images.
A cet effet, suivant l'invention, le procédé de traitement de signaux comporte :
<Desc/Clms Page number 2>
- l'entrée de signaux vidéo analogiques composant une succession d'images dans un ordre déterminé, chaque image ayant une parité de trame alternée par rapport à l'image précédente, - la conversion des images entrées en images numérisées dans l'ordre de succession déterminé,
EMI2.1
- le stockage en temps réel, dans l'ordre de succession déterminé, des images numérisées, - la lecture d'une image numérisée stockée et d'une autre image numérisée stockée qui occupe une position relative quelconque dans l'ordre susdit, le stockage susdit et la lecture précitée pouvant être simultanés, - l'éventuelle transformation d'au moins une image numérisée lue pour reconstituer les parités manquantes,
- la conversion des images numérisées lues et respectivement transformées en signaux vidéo analogiques, et - la sortie des signaux vidéo analogiques ainsi convertis.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, la transformation d'images numérisées lues comprend : - la mémorisation d'un ligne de l'image numérisée à transformer, et - la combinaison de cette ligne avec la ligne suivante de la même image numérisée pour constituer une ligne numérisée intermédiaire d'une autre parité, et - le cas échéant, l'exploitation d'au moins une ligne numérisée intermédiaire pour former une image numérisée transformée.
Suivant un mode avantageux de l'invention, la transformation décrite ci-dessus ou celle des images numérisées lues comprend : - la mémorisation d'une image numérisée stockée et - la combinaison de cette image numérisée avec l'autre image num- érisée stockée pour constituer, simultanémentà la lecture de cette dernière, une image numérisée intermédiaire.
EMI2.2
Suivant un mode particulièrement avantageux de a l'invention, le procédé comporte pour réaliser un ralenti d'images : - la lecture d'une image numérisée stockée et de l'image numérisée
<Desc/Clms Page number 3>
stockée qui suit imédiatement, - la transformation d'une des deux images numérisées lues pour que les deux images présentent la même partité, - la formation d'une image numérisée intermédiaire, par combinaison desdites deux images numérisées lues, cette image transformée ayant une parité de trame alternée par rapport à ladite une image numérisée lue, - la transformation éventuelle de l'image intermédiaire pour qu'elle présente une parité de trame alternée par rapport à l'image numérisée lue, et - le cas échéant,
la répétition d'un image numérisée lue et/ou d'une image numérisée transformée et la formation d'une nouvelle succession d'images numérisées après les transformations nécessaires pour obtenir l'alternance de parité, ceci supprimant pratiquement les saccades habituellement constatées lors d'un affichage du ralenti.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé susdit.
A cet effet le dispositif comporte : - une entrée de signaux vidéo analogiques composant une succession d'images dans un ordre déterminé, chaque image ayant une parité de trame alternée par rapport à l'image précédente, - un convertiseur analogique/numérique de signaux vidéo, - une mémoire tampon exploitée en"premier entré-premier sorti" pour le stockage des images numérisées, la mémoire tampon comportant plusieurs positions de stockage destinées à stocker chacune une image numérisée, la mémoire tampon étant agencée pour permettre la lecture d'au moins une image numérisée dans un ordre quelconque, simultanément au stockage d'images numérisées, - un dispositif de combinaison de deux lignes agencé pour reconstituer éventuellement la parité manquante d'une image numérisée,
- un dispositif de combinaison de deux images numérisées lues pour constituer une image numérisée transformée, simultanément à la lecture d'une image numérisée, - un convertisseur numérique/analogique des images numérisées transformées et/ou des images numérisées lues, en signaux vidéo analogiques
<Desc/Clms Page number 4>
transmis à la sortie et - un dispositif de commande agencé pour permettre à un opérateur de sélectionner les images numérisées à traiter et de commander le traitement des images numérisées sélectionnées.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description du dessin unique qui est annexé au présent mémoire et qui illustre, à titre d'exemple non limitatif, le procédé et une forme de réalisation particulière du dispositif suivant l'invention.
La figure annexée représente schématiquement les composants du dispositif, nécessaires pour la mise en oeuvre du procédé et pour l'utilisation du dispositif suivant l'invention.
Le procédé suivant l'invention est destiné au traitement de signaux vidéo afin de réaliser les effets spéciaux précités.
Les signaux vidéo analogiques proviennent par exemple d'une caméra de télévision 1, d'un magnétoscope 2 etc..., et correspondent aux standards de transmission connus dans le métier.
Dans la description suivante, il doit être entendu qu'un signal vidéo analogique représente une succession d'images (ou de trames) entrelacées de sorte que les lignes d'une image s'intercalent entre les lignes de l'image suivante. La position des lignes d'une image détermine ainsi la parité de l'image par rapport à l'image suivante qui présente donc une parité opposée.
La fréquence de succession des images d'un signal vidéo est stanardisée. Un traitement des images à cette fréquence est dit effectué en temps réel.
Les signaux vidéo analogiques sont amenés à l'entrée 3 d'un convertisseur analogique numérique 4, indiqué ci-après convertisseur A/N, dont sortent des signaux vidéo numériques dans le même temps réel et dans le même ordre de succession que ceux présentés par le signal vidéo analogique. Ces signaux vidéo numériques véhiculent les mêmes informations que les signaux analogiques, à savoir les signaux Y, U, V et ceux de commande nécessaires à la constitution d'une image.
Les signaux vidéo numériques sont stockés dans une mémoire tampon 5 compartimentée en mutliples positions de stockage 6, chaque position de stockage 6, notée A à N, recevant la totalité
<Desc/Clms Page number 5>
des signaux numériques qui correspondent au contenu d'une image vidéo, cette totalité des signaux numériques étant désignée ci-après sous le vocable d'images numérisées. L'écriture ou stockage des images numérisées successives provenant du convertisseur A/N 4 est réalisée dans l'ordre d'arrivée des images numérisées et en temps réel.
Le procédé comporte la lecture dans la mémoire tampon 5 d'une première image numérisée, par exemple simultanément à son stockage, et ensuite la lecture d'une autre image numérisée. Selon l'utilisation ultérieure de ces deux images numérisées lues, celles-ci subiront une transformation qui sera expliquée en détail ci-dessous et qui peut être réalisée par une dispositif de combinaison de ligne 7 (ou dispositif d'interpolation de ligne) et/ou par un dispositif de combinaison d'image 8 (ou dispositif d'interpolation d'image).
Les images numérisées lues et respectivement transformées sont alors converties par un convertisseur N/A 9 et les images analogiques qui se présentent à la sortie 10 de ce convertisseur N/A 9 peuvent être par exemple enregistrées au moyen d'un magnétoscope ou affichées sur un écran vidéo 12, ces images présentant un autre ordre de succession en fonction de ladite transformation.
La transformation susdite permet par exemple de reconstituer la parité de trame de la manière suivante. Supposons que l'image numérisée lue en premier lieu en A présente une parité impaire. Si l'autre image numérisée lue ensuite présente aussi une parité impaire et si elle doit être mise à la suite de l'image lue en premier lieu, par exemple dans le cas où l'on veut obtenir une accélération de mouvement lors de l'affichage des images traitées, une des deux images numérisées lues doit être transformée en changeant la parité des lignes qui la composent.
Ce changement de parité peut être réalisé en formant une nouvelle image numérisée composée de lignes de parité opposée à la parité des lignes de l'image numérisée à transformer, de façon que les lignes de cette nouvelle image numérisée s'intercalent dans la trame formée par les lignes de l'image numérisée à transformer, en la complétant.
Pour former une ligne numérisée intermédiaire
<Desc/Clms Page number 6>
qui s'intercale entre deux lignes numérisées d'une image numérisée on peut lire une des deux lignes numérisée et la mémoriser dans une mémoire 13, et ensuite lire l'autre ligne numérisée et la combiner en 14, simultanément à sa lecture, avec la ligne numérisée mémorisée.
La combinaison peut consister en la réalisation d'une interpolation ou d'une moyenne des valeurs des pixels des deux lignes numérisées,
EMI6.1
la valeur d'un pixel Plinco de même colonne co et de la ligne numérisée l, CO intermédiaire li étant donné, pour une image numérisée n à transformer, par la formule d'interpolation de ligne :
EMI6.2
dans laquelle :
EMI6.3
P. est la valeur du pixel de colonne co de 1-, co la ligne numérisée mémorisée li-l dans l'image numérisée n, et p est la valeur du pixel de colonne co de li+l, co la ligne numérisée suivante li+1 dans la même image numérisée n.
Il est évident que si aucun changement de parité n'est nécessaire on a :
EMI6.4
Si l'on prend à titre d'exemple le cas d'un ralenti d'images vidéo lors de leur affichage, on peut être amené à réaliser une image intermédaire à deux images successives de l'ordre de succession déterminé.
Si l'on prend comme autre exemple l'accélération de mouvement susdite ou un autre traitement tendant à juxtaposer deux images qui ne se suivent pas immédiatement dans l'ordre de succession précité, il peut aussi être utile de composer une image intermédiaire à ces deux images pour adoucir la transition entre ces
<Desc/Clms Page number 7>
dernières.
Avant de former une image numérisée intermédiaire, il pst être nécessaire de réaliser un changement de parité comme expliqué ci-dessus.
Pour former une image numérisée intermédiaire, on peut par exemple mémoriser en 15 une image numérisée et, lors de la lecture de l'autre image numérisée, combiner en 16 cette dernière avec l'image numérisée mémorisée. Ainsi, si l'on veut former une image numérisée intermédiaire, correspondant au temps t, entre deux images numérisées correspondant respectivement aux temps
EMI7.1
tn et tm, on peut déterminer d'abord un facteur M=--t. Ensuite, m- n si la parité de l'image au temps tn est opposée à la parité de l'image au temps tm on peut appliquer le changement de parité ci-dessus.
Lorsque les parités des images aux temps tn et tm sont égales ou ont été rendues égales par changement, on peut réaliser une interpolation d'image donnant une image numérisée intermédiaire dont la valeur d'un pixel de ligne li et de colonne co est donnée par la formule :
EMI7.2
Il peut être nécessaire de changer la parité de l'image intermédaire pour qu'elle soit opposée à celle des images qui l'encadre. L'homme du métier peut appliquer à cette fin le changement de parité expliqué ci-dessus.
Pour obtenir entre autre un ralenti ou un arrêt sur image, dans un traitement d'images vidéo, en direct ou en différé, on peut être amené à utiliser les procédés de transformations d'images numérisées décrits ci-dessus et une répétition de l'une ou l'autre de ces images numérisées, transformées et lues.
Le traitement d'images numérisées suivant le procédé de l'invention permet de traiter des images numérisées, dans
<Desc/Clms Page number 8>
l'ordre de succession déterminé ou dans une ordre différent pour réaliser des effets de ralenti, d'arrêt sur image, de retour en arrière, d'inspection ponctuelle d'images dans un ordre aléatoire etc.
Le procédé suivant l'invention prévoit que la mémorisation d'une ligne numérisée et/ou d'une image numérisée peut être entre autres constituée par le stockage en 6 de l'image numérisée au lieu de la mémorisation dans des mémoires distinctes en 13 et/ou en 15.
Revenant au cas d'une accélération de mouvement, le procédé décrit ci-dessus permet donc de sélectionner dans l'ordre de succession déterminé des images numérisées successives mais non voisines, qui se suivent à des intervalles quelconques supérieurs à l'intervalle de deux images successives voisines stockées en temps réel. Par le procédé, on peut former dans ce cas comme dans le cas d'un ralenti, d'un arrêt sur image etc, à partir des images sélectionnées, une nouvelle succession d'images numérisées présentant l'alternance de parité nécessaire pour un affichage ultérieur amélioré, sans battement et avec des transitions fortement adoucies entre des images qui à l'origine étaient disposées dans un autre ordre de succession.
Le dispositif de traitement de signaux vidéo suivant l'invention, destiné à la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, est agencé pour recevoir des signaux vidéo analogiques provenant d'une caméra de télévision 1, d'un magnétoscope 2, etc. Ce dispositif est également agencé pour restituer les signaux vidéo, traités suivant ledit procédé ou non traités, à un magnétoscope 11, à un écran d'affichage 12, à un émetteur de télévision etc.
Le dispositif de traitement de signaux vidéo comporte avantageusement à cet effet : - une entrée 3 pour les signaux vidéo analogiques à traiter, - un convertisseur analogique/numérique 4 de signaux vidéo, - une mémoire tampon 5 exploitée en"premier entré-premier sorti" pour le stockage des images numérisées, la mémoire tampon 5 comportant plusieurs positions 6 de stockage permettant un stockage séparé de chacune des images numérisées, la mémoire tampon étant agencée pour permettre la lecture d'au moins une image numérisée
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
dans un ordre quelconque simultanément au stockage des images ,. ".
numérisées, - un dispositif de combinaison de deux lignes 7, appelé dispositif d'interpolation de ligne et agencé pour reconstituer éventuellement la parité manquante d'une image numérisée, - un dispositif de combinaison de deux images numérisées 8 lues, applelé dispositif d'interpolation d'image et agencé pour constituer une image numérisée transformée, simultanément à la lecture d'un image numérisée, - un convertisseur numérique/analogique 9 des images numérisées transformées et/ou des images numérisées lues, en signaux vidéo analogiques transmis à la sortie et - un dispositif de commande agencé pour permettre à un opérateur de sélectionner les images numérisée à traiter et de commander le traitement des images numérisées sélectionnées.
Le dispositif de commande susdit peut comporter un circuit de commande 17, en liaison avec la mémoire tampon 5 et avec les dispositifs de combinaison de deux lignes 7 et de deux images numérisées 8, et une console de télécommande et d'interface 18 par laquelle l'utilisateur sélectionne les images à transformer et les effets spéciaux à réaliser, au moyen de boutons, manettes et voyants dont il n'est pas nécessaire de décrire les fonctions pour la compréhension de l'invention.
Il doit être entendu que les convertisseurs analolgi- que/nuTnérique 4 et numérique/analogique 9 ne constituent que des éléments accessoires usuels dans le dispositif et qu'un dispositif de traitement démuni de ces convertisseurs ou d'un de ceux-ci est compris dans l'invention.
Le dispositif de combinaison de lignes 7 comporte en général une mémoire de ligne 13 pour la mémorisation d'une ligne numérisée et un dispositif de mixage de lignes 14 agencé pour réaliser l'interpolation de ligne expliquée ci-dessus. Le dispositif de combinaison de ligne 7 et la mémoire de ligne 13 peuvent être agencés pour qu'une ligne mémorisée lue soit aussitôt remplacée dans la mémoire 13 par la ligne lue ensuite, etc...
<Desc/Clms Page number 10>
De même, le dispositif de combinaison d'images 8 comporte généralement une mémoire d'image numérisée 15 et un dispositif de mixage d'images 16 agencé pour réaliser l'interpolation d'image expliquée ci-dessus. Le dispositif de combinaison d'images 8 et la mémoire d'image 15 peuvent être agencés pour qu'une image numérisée lue soit aussitôt remplacée dans la mémoire 15 par l'image lue ensuite, ou par une autre, selon la sélection de l'opérateur.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée, aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre de la présente invention.
C'est ainsi que l'extrapolation d'une image numérisée, à partir de deux images numérisées successives, est possible en appliquant le procédé de l'invention et qu'il est donc possible de compléter ainsi une succession d'images inachevée.