FR2475834A1 - METHOD AND DEVICE FOR REDUCING NOISE IN A SAMPLE SIGNAL - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF POUR REDUIRE LE BRUIT DANS UN SIGNAL ECHANTILLONNE. ON DETERMINE D'ABORD SI LE SIGNAL NE CONTIENT QU'UNE INFORMATION A BASSE FREQUENCE EN CONSIDERANT DES ECHANTILLONS PROCHES EN 44 OU EN 54 POUR VOIR SI LEURS AMPLITUDES SONT A UNE QUANTITE CHOISIE L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE; ON FAIT TYPIQUEMENT LA MOYENNE DE DEUX OU QUATRE ECHANTILLONS DE L'IMAGE SELON LA GRANDEUR DE LA ZONE OU IL N'Y A QUE DES BASSES FREQUENCES, MAIS ON PEUT UTILISER DE PLUS GRANDS NOMBRES D'ECHANTILLONS. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU TRAITEMENT NUMERIQUE DES SIGNAUX DE TELEVISION.THE INVENTION RELATES TO A DEVICE FOR REDUCING NOISE IN A SAMPLE SIGNAL. IT IS FIRST DETERMINED IF THE SIGNAL CONTAINS LOW FREQUENCY INFORMATION ONLY BY CONSIDERING SAMPLES CLOSE TO 44 OR 54 TO SEE IF THEIR AMPLITUDES ARE AT A CHOSEN QUANTITY FROM ONE ANOTHER; THE AVERAGE OF TWO OR FOUR IMAGE SAMPLES IS TYPICALLY DONE DEPENDING ON THE SIZE OF THE AREA WHERE THERE ARE ONLY LOW FREQUENCIES, BUT LARGER NUMBERS OF SAMPLES MAY BE USED. THE INVENTION APPLIES IN PARTICULAR TO THE DIGITAL PROCESSING OF TELEVISION SIGNALS.
Description
i La présente invention se rapporte à la télévision numérique et plusThe present invention relates to digital television and more
particulièrement au traitement réduisant especially to reducing treatment
le bruit de ouantification.the noise of ouantification.
Ln vidéo numérique, quand trop peu de bits sont utilisés pour quantifier chaaue échantillon de la forme d'onde vidéo, le bruit de cquantification est important et provoque un contour grnant de l'image visualisée. Cela est très génant danis es zones de changement graduel d'intensité o la pente de la fLorme d'onde vidéo est faible In digital video, when too few bits are used to quantize each sample of the video waveform, the noise of quantization is large and causes an annoying outline of the image being viewed. This is very annoying in zones of gradual change of intensity where the slope of the video waveform is low.
en comparaison à a dimension de l'échelon de quantifica- compared to a dimension of the quantization step
-ion. Cela est dé au fait nue dcans de telles parties à basse Iréquence et cY-reantleantement sl'image,.l'oeil est très sensible au bruit - iiication. En augmentant le nombre de bits par amntillon, on dispose de plus de niveaux pour la quaitification, et le changement graduel est plus précisément représenté. Cependant, l'utilisation de plus de bits par échantillon a pour résultat une aurgmentation correspondante de la fréquence des données requises en vidéo numérique. Un sait, par l'article 1. i.titule "ECIî Lncoded i-T"C Color Television Subjective -ion. This is unheard of in such low-frequency parts, and dramatically imaged, the eye is very sensitive to noise. By increasing the number of bits per sample, more levels are available for quaitification, and the gradual change is more accurately represented. However, the use of more bits per sample results in a corresponding increase in the frequency of data required in digital video. One knows, by Article 1. i.title "ECIî Lncoded i-T" C Color Television Subjective
Oests " de A.A. Goldberg, JSJL:PTE, Août 1973, pages é49- Oests "by A.A. Goldberg, JSJL: PTE, August 1973, pages e49-
:54, ajouter soit un créneau ou un signal sta.istiqueausiy Jvidèo aval- csantiúicat-onpour réduire la formation de contours daants, et ensuite faire passer, par un fil re -asse-bas, le si;-nal vidéo analogique reproduit pour réduire la : 54, add either a slot or a sta.istiquausiy signal Jvidèo aval- csantiúicat-onpour reduce the formation of contours daants, and then pass, by a wire re-low-low, the si; -nal analog video reproduced to reduce the
visibilité du signal ajouté et le bruit de quantification. added signal visibility and quantization noise.
Cependant, dans ce système, le filtre passe-bas réduit However, in this system, the low-pass filter reduces
également l'information vidéo haute fréquence. also high frequency video information.
il est par conséquent souhaitable de réduire la it is therefore desirable to reduce the
_:i;_.imte édes contours g4nants et le bruit de quantifi- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
cation sans augmenter la frécuence des données et sans réduire l'information vidéo haute fréquence, elon les rincie s de la présente invention, cela est- obtenu en détermin.-t si le signal numérique ne rrsente qu 'une information basse fréquence et en flitrant des échanillons proches de ce signal si seule i'informLation à basse fréquence est présente pour Without increasing the data frequency and without reducing the high-frequency video information, as is the case with the present invention, this is achieved by determining whether the digital signal is only low-frequency information and in flittering. samples close to this signal if only the low-frequency information is present for
réduire la teneur en bruit de ce signal. reduce the noise content of this signal.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci The invention will be better understood, and other purposes, features, details and advantages thereof
apparaUtront plus clairement au cours de la description will become clearer during the description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 montre un signal vidéo changeant graduellement>quantifié en n'utilisan que quelques niveaux; - la figure 2 montre le même signal avec plus de niveaux de quantification; - la figure 3 montre une trame plate avec une quantification grossière; - les figures 4A à 4D montrent diverses formes d'onde concernant une trame plate utilisant la formation de moyenne de l'amplitude selon la présente invention; - la figure 5 montre, sous forme de schéma-bloc, explanatory following with reference to the accompanying schematic drawings given solely by way of example illustrating an embodiment of the invention and in which: - Figure 1 shows a video signal gradually changing> quantified using only a few levels ; - Figure 2 shows the same signal with more quantization levels; FIG. 3 shows a flat frame with a coarse quantization; FIGS. 4A-4D show various waveforms relating to a flat frame using the amplitude averaging of the present invention; FIG. 5 shows, in block diagram form,
-aun système adaptif de formation de la moyenne de l'ampli- an adaptive system for training the average of the ampli-
tude; - les figures 6 et 7 montrent des formes d'onde utilisées dans le système de la figure 5; - la figure X montre un schéma utilisé pour expliquer la figure 5; - la figure 9 montre les détails d'un circuit study; FIGS. 6 and 7 show waveforms used in the system of FIG. 5; Figure X shows a diagram used to explain Figure 5; - Figure 9 shows the details of a circuit
tampon de retard utilisé sur la figure - delay buffer used in the figure -
- la figure 10 montre les détails d'un circuit logique de formation de la moyenne de deux points,utilisé a la figure 5; -C - la figure 11 montre les détails d'un circuit logique de formation de la moyenne de quatre pointsutilisè dans la figure 5; et - la figure 12 montre en plus de détail des FIG. 10 shows the details of a logic circuit for forming the two-point average, used in FIG. 5; FIG. 11 shows the details of a logic circuit for forming the four-point average used in FIG. 5; and - Figure 12 shows in more detail
formes dtonde de la présente invention. of the present invention.
La figure I montre un graphique d'un signal vidéo analogique 12 échantillonn6 à une frégquence fixe d'échantillonnage en des points d'échantillonnage dans le temps 14 et quantifié aux niveaux les plus bas suivants de divers niveaux de quantification 16 (les temps d'échantillolnnage sont indiqués en abscisses et les niveaux de quantification en ordonnées). Cela a pour résultat une forme d'onde numérique 18. La différence entre le signal analogique 12 et le signal numérique 18 est l'erreur de quantification qui peut être aussi importante qu'un niveau de quantification. Comme la pente de la forme d'onde 12 change lentement par rapport à la différence entre les niveaux de quantification 16, des bords aigus 20 se produisent dans la forme d'onde numérique 3 qui sont séparés les uns des autres d'une certaine distance considérable le long de l'axe Horizontal, d'un signal d'amplitude constante. Cela pour résultat des contours très visibles dans l'image visualisée à partir du signal 18. La figure 2 montre un graphique o le nombre de niveaux de quantification a été accru et o des repères FIG. 1 shows a graph of an analog video signal 12 sampled at a fixed sampling frequency at sampling points in time 14 and quantized at the next lowest levels of various quantization levels 16 (time of sampling). sampling are shown as abscissa and quantization levels as ordinate). This results in a digital waveform 18. The difference between the analog signal 12 and the digital signal 18 is the quantization error which may be as large as a quantization level. Since the slope of the waveform 12 changes slowly with respect to the difference between the quantization levels 16, sharp edges 20 occur in the digital waveform 3 which are separated from each other a certain distance apart. considerable along the Horizontal axis, a signal of constant amplitude. This results in highly visible contours in the image viewed from signal 18. Figure 2 shows a graph where the number of quantization levels has been increased and benchmarks
correspondants ont été appliqués à des éléments correspon- correspondents have been applied to corresponding elements
dants du graphique. On peut noter que les gradins ou échelons 20 sont bien plus petits en amplitude et se produisent plus fréquemment que dans le cas de la figure 1, graphs. It can be noted that the steps or steps 20 are much smaller in amplitude and occur more frequently than in the case of FIG.
avec pour résultat une plus faible erreur de quantification. resulting in a lower quantization error.
Cependant, les niveaux accrus de quantification nécessitent une fréquence accrue de données. On peut considérer la situation de la figure 3 o, de nouveau, des parties However, increased quantization levels require an increased frequency of data. The situation of Figure 3 o, again, of the parts
correspondantes du graphique ont reçu des repères corres- correspondents in the graph have been given corre-
pondants. On peut voir qu'étant donné le faible nombre de niveaux de quantification 16, il y a une erreur fixe de quantification 22 si le signal analogique 12 est plat et se produit entre des niveaux de quantification comme cela respondents. It can be seen that given the small number of quantization levels 16, there is a fixed quantization error 22 if the analog signal 12 is flat and occurs between quantization levels like this.
est illustré sur la figure 3.is illustrated in Figure 3.
La figure 4A montre un signal qui peut aider à surmonter ces problèmes. Un signal de décalage 24 (en abscisses) est illustré, qui a une forme de créneau, une Figure 4A shows a signal that can help overcome these problems. An offset signal 24 (on the abscissa) is illustrated, which has a slot shape, a
fréquence égale à la moitié de la fréquence d'échantillon- frequency equal to half the sampling frequency
nage utilisée et une amplitude de crête égale à la moitié de la différence d'amplitude entre des niveaux adjacents de quantification. (T: temps d'échantillonnage). Il faut noter que le centre de la partie supérieure du créneau 24a used and a peak amplitude equal to half the difference in amplitude between adjacent quantization levels. (T: sampling time). It should be noted that the center of the upper part of the slot 24a
coïncide avec un point d'échantillonnage 14 sur deux. coincides with one of two sample points.
La figure 4B montre les résultats quand ce signal de décalage 24 est ajouté à un signal vidéo analogique 12 ayant une amplitude constante de 3/4 d'un niveau de FIG. 4B shows the results when this shift signal 24 is added to an analog video signal 12 having a constant amplitude of 3/4 of a
quantification avant le gradin ou échelon de quantification. quantization before step or quantization step.
On peut noter que sur la figure 4B, l'amplitude d'échan- It may be noted that in FIG. 4B, the amplitude of exchange
tillons adjacents alterne vers le haut et vers le bas de la moitié d'un niveau de quantification. La figure 4C montre le résultat du signal de la figure 4B après quantification. Ce signal 25, dans le cas représenté, n'existe qu'au niveauKdistincts de quantification O et 1 et les signaux adjacents ne diffèrent pas les uns des autres de plus d'un niveau de quantification. Cela étant le cas, et selon l'invention, le signal 25 est intégré Adjacent ticks alternate up and down half of a quantization level. FIG. 4C shows the result of the signal of FIG. 4B after quantization. This signal 25, in the case shown, exists only at the quantization level O and 1 and the adjacent signals do not differ from each other by more than one quantization level. That being the case, and according to the invention, the signal 25 is integrated
ou l'on en forme la moyenne, soit à l'oeil ou électlbni- or average, either to the eye or electronically
quement, pour donner le résultat représenté sur la figure 4D si la moyenne est effectuée électroniquement. Cela a pour résultat un niveau du signal à mi-chemin entre deux niveaux de cùantification. Cela reste vrai pour toute valeur du signal vidéo analogique 12 se trouvant dans la only to give the result shown in FIG. 4D if the average is done electronically. This results in a signal level halfway between two levels of ciphering. This remains true for any value of the analog video signal 12 in the
moitié supérieure de toute gamme de quantification, c'est- upper half of any quantization range, that is,
à-dire entre un demi et un,etundemi et deux, deux et demi et trois, etc. Pour une valeur du signal à la moitié inférieure d'une gamme de quant'ification, c'est-à-dire entre zéro et un demi, un et un et demi, deux et deux et demi, etc, le signal vidéo et de décalage combiné sera toujours quantifié à l'extrémité inférieure de la gamme, c'est-à-dire zéro, un, deux, respectivement etc. Dans chaque cas, après avoir accompli l'intégration ou between half and one, and half and two, two and a half and three, and so on. For a signal value at the lower half of a range of quantification, ie between zero and one-half, one and one and a half, two and two-and-a-half, etc., the video signal and combined offset will always be quantized at the lower end of the range, ie zero, one, two, etc. respectively. In each case, after completing the integration or
la formation de la moyenne, l'erreur maximum de quantifi- the formation of the average, the maximum error of quan-
cation oet la moitié de l'échelon de quantification, au lieu de l'erreur maximum d'un échelon comme on l'a décrit ci-dessus pour la figure 1, Cela correspond à un doublement effectif du nombre de niveaux de quantification sans ajouter de bit supplémentaire par échantillon, que l'on peuet u-.ilser pour représenter une information changeant len:tement. FPour uze inàormation à haute úréouence, l'erreu- m7aximum est accrue à un niveau et demi (un niveau d'oizine plus um der;mi-niveau du signal de décalage), car on ne peut - aire la moyenne de cos signaux. Cependant, coim,,-e on!'a e.pli.u-é ci-dessus, le bruit dans les parties à haut- :Trquence du signal est moins génant que dans les cation and half of the quantization step, instead of the maximum error of one step as described above for Figure 1, This corresponds to an effective doubling of the number of quantization levels without adding of additional bit per sample, which can be used to represent information changing the element. In the case of high-level inatormation, the error is increased to a level and a half (a level of oizine plus half-level of the shift signal), since the average of the signals can not be averaged. However, as mentioned above, the noise in the high-frequency parts of the signal is less annoying than in the
-arzL es U Casse fréquence.-arzL es U Frequency break.
Le concept ci-dessus décrit neut être étendu à la formation de la:; ioyenne de -lus de dex échantillons -our obte-ir plus de résolution d'amp,litude à basse fréquence. Par exeraple, deux signau: synchrones de décalage alternant sur les lignes, ayant chacun deux niveaux qui difSfrent des niveaux de l'autre signal, sur un total de quatre niveaux (c':aue niveau correspondant à un quart da'u gsradin de o3mn:t'ication) peuvent être ajoutés au signal vidéo ana -silue avant cuantification. A la condic-i:on que les quatre 'chentillons adjacents ne soient par to:,s somar6s de plus d'tun niveau de cuantification, la moyenne des quatre produira l'uln des quatre niveaux possibles dc'ampnlitude, trois ni vea interméd-aires d'amplitude c,'est-t.-dire un quart, un demi, trois-quarts d'un échelon de cuantification et un niveau de quantification. C'est The above concept describes how to be extended to the formation of: average of-more samples-to obtain more amp resolution at low frequency. By exeraple, two synchronous offset signals alternating on the lines, each having two levels which differs from the levels of the other signal, out of a total of four levels (ie, the level corresponding to a quarter of a gsradin of o3mn). : you can be added to the ana-soft video signal before quantization. On the condition that the four adjoining clinches are not more than one, the average of the four will produce one of the four possible levels of amplitude, three or more intermediate. of amplitude c, that is to say, a quarter, a half, three quarters of a cuantification step and a level of quantification. It is
!l',écuivalent de l'addition de deux bits par échantillon. the ecuivalent of the addition of two bits per sample.
2.5 Li la condition ot les cuaire échantillons adjacents ne &r-r-rent as de plus d'un niveau de quantification n'est pras rem-.rlie, deux;!dents adjacents de l'image peuvent etre e:a.minés i les deu é é!ments de l 'imarre ne sont pas séparès de -plus d'il niveau, on peut effectuer leur * poyenne our ontenir un oi suopplémentaire de résolution d' arnp.li tude par Schantil!on. Si la condition qut. deux ]l'.ments adjacents de ''i.r e ne dim-zront pas de plus d'lun niveau n'est pas non plus remplie, alors s. teneur de l' imae est signal à h-aute fréquence, c'est-à-dire 33 nme úor-e;.ransi_'on oà 1'erreur de quantification n'est D&.s ln1 'ac' {. "'mir-,orbant., ien ue:e signal ajouté ci-dessus mentionné soit u-ti- e L expliquer i 'invention, quand les gradins ou échelons de quantification sont faibles ou petits, en comparaison au bruit dans le signal vidéo reçu, il ne faut aucun signal de décalage. A la base, cette application se rapporte à un filtrage ou une formation de la moyenne souple d'6chantillons mutuels proches de signaux. La figure 5 montre un exemLple d'un système pour mettre en oeuvre les opérations ci-dessus. Un signal vidéo analogique est appliqué à une entrée d'un additionneur 26, tandis que les signaux de dacalage sont appliqués à raison d'une ligne sur deux, à son autre entrée. Ces signaux de décalage sont illustrés sur les figures 6 et 7. Pendant des lignes alternées ou une ligne sur deux, un signal de décalage 28, tel quu celui représenté sur la figure 6, est appliqué à l'additionneur 26. il alterne entre des amplitudes de zéro et trois-quarts de la différence entre des niveaux adjacents de quantification. Pendant les lignes alternées restantes, le signal 30 de la figure 7 est appliqu': à l'additionneur 26. Il a une amplitude qui alt- --ne entre un quart et la moitié de celle de la 2.5 If the condition and the adjacent samples are not more than one quantization level, then two adjacent teeth of the image may be removed. the two parts of the plant are not separated from more than one level, we can carry out their poyenne to obtain a supplementary oi of resolution of arnp.li tude by Schantil! on. If the condition qut. two] the adjacent elements of 'i.r e will not dimz more than one level is not filled, so s. The content of the imae is signaled at the same frequency, that is to say, when the quantization error is D1. The above-mentioned added signal may be used to explain the invention, when the steps or quantization steps are small or small, compared to the noise in the video signal. received, no offset signal is required Basically, this application relates to filtering or forming the soft average of mutual samples close to signals Figure 5 shows an example of a system for implementing The above operations An analog video signal is applied to an input of an adder 26, while the offset signals are applied at every other line at its other input. FIGS. 6 and 7. During alternate lines or every other line, an offset signal 28, such as that represented in FIG. 6, is applied to the adder 26. it alternates between amplitudes of zero and three-quarters of the difference between adj level During the remaining alternating lines, the signal 30 of FIG. 7 is applied to the adder 26. It has an amplitude which varies between one quarter and one half of that of the
différence entre des niveaux adjacents de quantification. difference between adjacent levels of quantization.
Ces signaux 2S et 30 se Drésentent à la moitié de la fréquence d'échantillonnage avec un déphasage de 90 entre eux. Comme on peut le voir sur les figures 6 et 7 ou les niveaux de quantification sont indiqués en ordonnées> le signal d'horloge d'échantillonnage a un déphasage de d'une ligne à l'autre, décalant ainsi les points d'échantillonnage 14 d'une ligne à l'autre. Par ailleurs, il y a un déphasage de 180 pour des lignes alternées de chacun des signaux de décalage 28 et 30. Ces déphasages 0 se produisent à chaque lois que les signaux respectifs commencent une nouvelle ligne horizontale. La partie du signal de sortie de l'acdditiolnneur 26 due aux signaux 28 et 30 est représentée schématiquement sur la figure 8 qui montre une partie d'une trame. Les niveaux de quantification qui ont été additionnés au signal vidéo analogique par l'additionneur 26 sont représentés sur la figure 8, exprimés en quarts d'un niveau de cuantification. il faut These signals 2S and 30 are at half the sampling frequency with a phase shift of 90 between them. As can be seen in FIGS. 6 and 7 where the quantization levels are indicated on the ordinate, the sampling clock signal has a phase shift from one line to the other, thus shifting the sampling points. from one line to another. On the other hand, there is a phase shift of 180 for alternate lines of each of the shift signals 28 and 30. These phase shifts 0 occur at each time the respective signals begin a new horizontal line. The portion of the output signal of the ACD 26 due to the signals 28 and 30 is shown schematically in FIG. 8 which shows part of a frame. The quantization levels that have been added to the analog video signal by the adder 26 are shown in FIG. 8, expressed in quarters of a cuantification level. it is necessary
noter que ces nombres représentent les niveaux supplémen- note that these numbers represent the additional levels
taires et non la valeur absolue des signaux numériques rather than the absolute value of digital
sortant de l'additionneur 26. Dans la description qui suit, coming out of the adder 26. In the following description,
le point d'échantillonnage 32 sera considéré comme celui couramment en considération et on se référera au point 34 sur la mème ligne, au point 36 sur la ligne au-dessus et au point 38 sur la ligne en-dessous. Le signal vidéo the sampling point 32 will be considered as the one currently under consideration and reference is made to point 34 on the same line, point 36 on the line above and point 38 on the line below. The video signal
analogique plus les niveaux supplémentaires de quantifica- analogue plus additional levels of quantification
tion sont appliqués à un convertisseur analogique/ numérique 40 qui, à son tour, applique une représentation are applied to an analog / digital converter 40 which, in turn, applies a
numérique à 3 bits de la somme de ce signal vidéo analo- 3 bits of the sum of this analogue video signal.
gique et des niveaux supplémentaires, par un trajet de transmission 41, à un circuit tampon à retard 42. Ce circuit tampon 42 à 8 bits, applique, à chacune de ses and additional levels, via a transmission path 41, to a delay buffer circuit 42. This 8-bit buffer circuit 42 applies, at each of its
sorties 32a, 4_a, 36a, 3Ga, des signaux à 8 bits représen- outputs 32a, 4a, 36a, 3Ga, 8-bit signals representing
tant l'amplitude du signal se présentant aux divers points d'échantillon 32, 34, 36 et 38 respectivement. Les sorties sont nommées en utilisant des références correspondantes avec le suffixe "a" ajouté pour indiquer quels points apparaissent à quelles sorties. Toutes les sorties du circuit tampon 42 sont appliquées à un circuit logique 44 de formation de la moyenne doe quatre points. Ce circuit produit, à une sortie 46, lun signal drapeau quand les quatre points 32, 34, 36 et 38 ne sont pas différents, les uns des autres, en amplitude, de plus d'un échelon de quantification. La sortie 46 applique le signal drapeau cormne signal de commande à un multiplexeur 48 qui comprend un commutateur. Le commutateur est à la position représentée quand la condition ci-dessus est vraie, ainsi la moyenne des amplitudes des quatre points 32, 34, 36 et 38 est fournie par la sortie 50 du circuit logique 44 et est appliquée à la sortie de données 52 par le multiplexeur Zl8. Le signal aux sorties 50 et 52 a la résolution d'un signal à 10 bits, ce qui réduit le contour sans augmenter both the amplitude of the signal occurring at the various sample points 32, 34, 36 and 38 respectively. The outputs are named using corresponding references with the suffix "a" added to indicate which points appear at which outputs. All outputs of the buffer circuit 42 are applied to a four point average logic circuit 44. This circuit produces, at an output 46, a flag signal when the four points 32, 34, 36 and 38 are not different from each other, in amplitude, by more than one quantization step. The output 46 applies the flag signal as the control signal to a multiplexer 48 which includes a switch. The switch is at the position shown when the above condition is true, so the average of the amplitudes of the four points 32, 34, 36 and 38 is provided by the output 50 of the logic circuit 44 and is applied to the data output 52 by the Zl8 multiplexer. The signal at the outputs 50 and 52 has the resolution of a 10-bit signal, which reduces the contour without increasing
la fréquence des domlées par le trajet de transmission 41. the frequency of interference by the transmission path 41.
Si ces quatre points ne sont pas à une différence d'un niveau de quantification les uns des autres, alors il n'y pas de signal drapeau de sélection de la moyenne des quatre points à la sortie 46 et par conséquent le multiplexeur 48 passe à sa position inférieure et reçoit ainsi la sortie du multiplexeur 56 qui contient également un commutateur. Les signaux représentant les points 32 et 34 aux sorties 32a et 34a sont appliqués au circuit logique de formation de la moyenne de deux points 54, et If these four points are not at a difference of a quantization level from each other, then there is no flag signal for selecting the average of the four points at the output 46 and therefore the multiplexer 48 goes to its lower position and thus receives the output of the multiplexer 56 which also contains a switch. The signals representing the points 32 and 34 at the outputs 32a and 34a are applied to the logic circuit for forming the two-point average 54, and
si ces points sont à un échelon d'un niveau de quantifi- if these points are at a level of a level of quantification
cation l'un de l'autre, un signal de sélection de drapeau de la moyenne de deux points est appliqué par la sortie 58 of the other, a flag selection signal of the two-point average is applied by the output 58
au multiplexeur 56 et il est alors à la position repré- multiplexer 56 and is then in the position
sentée. Dans ce cas, la sortie 60 fournit un signal représentant la moyenne réelle sur deux points des points sented. In this case, the output 60 provides a signal representing the actual average on two points of the points
32 et 34 et l'applique au multiplexeur 48 par le multi- 32 and 34 and applies it to the multiplexer 48 by the multi-
plexeur 56 et par conséquent à la sortie de données 52. plexeur 56 and therefore at the data output 52.
Cela donne la résolution d'un signal à 9 bits. Dans le cas o les points 32 et 34 ne sont pas à la distance d'un échelon du niveau de quantification, alors aucun signal drapeau de sélection de la moyenne de deux points n'est présent à la sortie 58 et par conséquent le multiplexeur 56 est à la position la plus basse (non représentée), et seul le signal représentant le point 32 est appliqué par le multiplexeur 58 et le multiplexeur 48 à la sortie 52, This gives the resolution of a 9-bit signal. In the case where the points 32 and 34 are not at the distance of a step of the quantization level, then no two-point average selection flag signal is present at the output 58 and therefore the multiplexer 56 is at the lowest position (not shown), and only the signal representing the point 32 is applied by the multiplexer 58 and the multiplexer 48 at the output 52,
ce signal étant un signal à 8 bits. this signal being an 8-bit signal.
Les signaux de décalage 28 et 30 ajoutés une ligne sur deux des figures 6 et 7 sont répétés sur les figures 12a et b. En opérant sur un signal analogique 1212 tel que celui représenté sur la figure 12c ayant une amplitude relativement constante se trouvant à un niveau de quantification 1216, l'agencement de la figure 5 produit pendant une première ligne horizontale un signal additionné illustré en1214 sur la figure 12d qui représente The shift signals 28 and 30 added in every other line of Figures 6 and 7 are repeated in Figures 12a and b. By operating on an analog signal 1212 such as that shown in FIG. 12c having a relatively constant amplitude being at a quantization level 1216, the arrangement of FIG. 5 produces during a first horizontal line an added signal illustrated at 1214 in FIG. 12d which represents
la somme des signaux 28 et 1212. Pendant la ligne horizon- the sum of signals 28 and 1212. During the horizontal line
tale suivante, le signal de la somme 1220 est produit qui représente la somme des signaux 30 et 1212. Quand il est quantifié, le signal 1214 prend une valeur numérique égale Next, the sum signal 1220 is produced which represents the sum of the signals 30 and 1212. When quantized, the signal 1214 takes an equal numerical value
au niveau de quantification 1216 à chaque point- at the level of quantization 1216 at each point
d'échantillon comme cela est illustré par le signal 1222 sur la figure 12f, parce que le signal analogique 1214 n'atteint jamais le niveau de quantification 121&. De même, le signal 1224 de la figure 12g représente la valeur as shown by the signal 1222 in Fig. 12f, because the analog signal 1214 never reaches the quantization level 121 &. Similarly, signal 1224 of FIG. 12g represents the value
À numérique résultant de la quantification du signal 1220. At digital resulting from the quantization of signal 1220.
Le siunal 122-24 reste également au niveau de quantification 1216 car le signal 1220 n'atteint pas le niveau de ouantifl:cation suivant 121C. La rioyenne dans le temps des signaux 1222 et 1224 est égale au niveau de quantification 1216 et en conséquence la valeur numérique est une Siunal 122-24 also remains at quantization level 1216 because the signal 1220 does not reach the level of 121C quaternization. The time constant of the signals 1222 and 1224 is equal to the quantization level 1216 and therefore the numerical value is a
approximation proche des valeurs analogiques. approximation close to analog values.
Les figures 12h-12o illustrent les conditions o le signal analogique d'entrée prend une valeur se trouvant légèrement au-dessus du niveau de quantification 1216 comme cela est illustré par le signal 1226 sur la figure 12h. Le signal 1226 se trouve au-dessus du niveau de quantification 1216 de un quart d'un niveau de quantification. Si le signal 1226 était simplement Figs. 12h-12o illustrate the conditions where the input analog signal takes a value slightly above the quantization level 1216 as illustrated by the signal 1226 in Fig. 12h. The signal 1226 is above the quantization level 1216 by a quarter of a quantization level. If the signal 1226 was simply
quantifié conmme dans l'art antérieur, l'erreur de quantifi- quantified as in the prior art, the error in quantifying
cation serait de un quart d'un niveau de quantification. cation would be one quarter of a quantization level.
Le signal 1228 de la figure 12j illustre la somme du signal de décalage 28 et du signal analogique 1226 qui est produite par le dispositif de la figure 5. On notera que le signal 1228 atteint le niveau de quantification supérieur suivant 1218 à des points d'échantillonnmlage alternés. Le signal 1230 de la figure 12k1 représente la solmmie du signal 30 et du signal 1226. Corme le signal 1226 n'est cilu' un quart de niveau de quantification au-dessus du niveau 121"-, et que 'alue,îu za imun. du signal 50 aucuel il e3st additionné est à. u quart de niveau de cuantification, le signal 1230 n'atteint pas le niveau de cuantifi.cation supérieur suivant 121., L.e résultat de la quantification du signal 12 est illustré par le signal 12,'2 sur la figre 12m et le résultat de la quantification du signal 1230 est illustr6 par le signal 1234 sur la figure 12n. La moyenne' dans le temps de la somme numérique des sigauE numériques 122 et 123/ produite par l'agencemet de la figure 5 est un quart d'un niveau de quantification au-dessus du niveau 1216 ce qui est exactement la valeur du signal analogique 1226. Ainsi, dans ce cas, l'erreur de The signal 1228 of FIG. 12j illustrates the sum of the shift signal 28 and the analog signal 1226 that is produced by the device of FIG. 5. It will be noted that the signal 1228 reaches the next higher level of quantization at 1218 points. alternating sampling. Signal 1230 of FIG. 12k1 represents the signal 30 and signal 1226. As signal 1226 is one quarter of a quantization level above the 121 level, and that of the signal 50 to which it is added is at the quarter-level of quantization, the signal 1230 does not reach the next higher level of quantization according to 121. The result of the quantization of the signal 12 is illustrated by the signal 12 Fig. 12m, and the result of the quantization of the signal 1230 is illustrated by the signal 1234 in Fig. 12n. The time average of the numerical sum of the digital signals 122 and 123 / produced by the FIG. 5 is a quarter of a quantization level above the level 1216 which is exactly the value of the analog signal 1226. Thus, in this case, the error of
quantification a été réduite de un quart de niveau à zéro. quantization has been reduced from one quarter level to zero.
Si le signal analogique appliqué à l'agencement de la figure 5 se trouve à mi-chemin entre les niveaux de quantification 1216 et 1218, les signaux de somme sont tels qu'illustrés par les formes d'onde 1236 et 1238, représentées ensemble sur la figure 12o. Il est apparent que la forme d'onde de la somme 1236, quand elle est mise sous forme numérique, est identique au signal 1232 avec la moitié de son-temps de résidence au niveau 1216 et l'autre moitié à 1218. Le signal 1238 prendra également, quand il sera mis sous forme numérique, une valeur numérique identique au signal 1228 à l'exception d'un déphasage. Lors d'une addition dans le dispositif de la figure 5, le signal de sortie prendra une valeur moyenne If the analog signal applied to the arrangement of Fig. 5 is midway between quantization levels 1216 and 1218, the sum signals are as illustrated by waveforms 1236 and 1238, shown together on FIG. Figure 12o. It is apparent that the waveform of sum 1236, when formatted numerically, is identical to signal 1232 with half of its residence time at level 1216 and the other half at 1218. Signal 1238 will also take, when it will be put in digital form, a digital value identical to the signal 1228 except for a phase shift. When an addition in the device of Figure 5, the output signal will take an average value
dans le temps à mi-chemin entre les niveaux 1216 et 1218. in time halfway between levels 1216 and 1218.
Cela est exactement égal à la valeur du signal analogique This is exactly equal to the value of the analog signal
reçu et a pour résultat une erreur nulle de quantification. received and results in a zero quantization error.
Si le signal reçu a une grandeur se trouvant à 1/4 de niveau de quantification en-dessous du niveau 1218, on peut s'attendre à ce que l'erreur de quantification soit à 3/4 d'un niveau de quantification. Lors d'une addition avec le signal 28, la somme se trouve à la moitié du temps au-dessus du niveau 1218 et à la moitié du temps au-dessous. La somme avec le signal 30 reste en tout moment au-dessus du niveau 1218. Lors d'une mise sous forme numérique et d'une moyenne dans le temps, le signal de sortie sera à un quart de niveau en-dessous du niveau 1218 If the received signal has a magnitude of 1/4 quantization level below level 1218, the quantization error can be expected to be 3/4 of a quantization level. When summed with signal 28, the sum is half time above level 1218 and half the time below. The sum with the signal 30 remains at all times above the 1218 level. When formatted numerically and averaged over time, the output signal will be at a quarter level below the 1218 level.
tandis que l'erreur de quantification sera réduite à zéro. while the quantization error will be reduced to zero.
La figure 9 montre un mode de réalisation du circuit tampon de retard 42. Le signal d'entrée à 8 bits du convertisseur 40 est appliqué à la sortie 38a _5 directement et a une ligne à retard 62 de 63,5 microsecondes (une ligne horizontale)moins 70 nanosecondes. La sortie de la ligne 62 forme la sortie 32a et est également appliquée Fig. 9 shows an embodiment of the delay buffer 42. The 8-bit input signal of the converter 40 is applied to the output 38a _5 directly and has a 63.5 microsecond delay line 62 (a horizontal line). ) minus 70 nanoseconds. The output of line 62 forms output 32a and is also applied
à la ligne à retard 64 qui a un retard de 140 nanosecondes. at the delay line 64 which has a delay of 140 nanoseconds.
La sortie de la ligne 64 est appliquée à la sortie 34a et également à la ligne à retard 66 qui a un retard de 63,5 microsecondes moins 70 nanosecondes. La sortie de la ligne 66 forme la sortie 36a. On notera que tous les retards ci-dessus sont pour un système à 525 lignes par image, 30 images par seconde et pour une fréquence The output of line 64 is applied to the output 34a and also to the delay line 66 which has a delay of 63.5 microseconds minus 70 nanoseconds. The output of line 66 forms the output 36a. It should be noted that all the delays above are for a system with 525 lines per image, 30 images per second and for a frequency
d'échantillonnage de 7,16 iEz. Les retards de 70 nano- sampling rate of 7.16 iEz. Delays of 70 nano-
secondes sont nécessaires pour obtenir un décalage de la moitiésd'u intervalle d'échantillon à la fréquence d'échantillonnage, ce qui est nécessaire du fait du déphasage entre les signaux 28 et 30. Dans d'autres systèmes on utilisera d'autres valeurs de retard pour les seconds are required to obtain an offset of the half of a sample interval to the sampling frequency, which is necessary because of the phase difference between the signals 28 and 30. In other systems, other values of delay for
lignes 62, 64 et 66.lines 62, 64 and 66.
La figure 10 montre un schéma détaillé du circuit Figure 10 shows a detailed circuit diagram
logique 54 de la formation de la moyenne de deux points. logic 54 of the formation of the two-point average.
Le signal à la sortie 32a du circuit tampon 42 est appliqué à une entrée d'unmoyen de soustraction 68, tandis que le signal à la sortie 34a est appliqué à une autre entrée du moyen de soustraction 68. Un signal de différence est présent à la sortie du moyen de soustraction 68 et il est appliqué à une entrée d'un comparateur numérique 70 qui reçoit, à son autre entrée, un signal "1" logique présent à la ligne 71. Le comiparateur 70 produit, à la sortie 58, un "1I" logique si la différence appliquée entre ses deux entrées est inférieure ou égale à 1 et un "0" logique dans d'autres cas. Ce signal est le signal drapeau de sélection de la moyenne de deux points ci-dessus mentionné Les signaux aux sorties 32a et 34a sont également appliqués à un additionneur 72 et leur somme, qui forme la moyenne The signal at the output 32a of the buffer circuit 42 is applied to an input of a subtraction means 68, while the signal at the output 34a is applied to another input of the subtraction means 68. A difference signal is present at the output of the subtraction means 68 and is applied to an input of a digital comparator 70 which receives, at its other input, a logic signal "1" present at the line 71. The comulator 70 produces, at the output 58, a "1I" logic if the difference applied between its two inputs is less than or equal to 1 and a logic "0" in other cases. This signal is the flag signal for selecting the above-mentioned two-point average. The signals at the outputs 32a and 34a are also applied to an adder 72 and their sum, which forms the average
des deux points, est appliquée à la sortie 60. of the two points, is applied to the output 60.
La figure 11 montre les détails du circuit logique de formation de la moyenne de quatre points 44. Les signaux aux sorties 32a, 3a, 36a et 38a sont appliqués û5 au circuit 44. Le signal à la sortie 32a est appliqué à tous les moyens de soustraction 74, 76 et 78. Le signal à. la sortie 36a est appliqué au moyen de soustraction 74 qui applique la différence entre ce signal et celui de la sortie 32a au comparateur numérique 80. Ce comparateur applique le niveau logique "1" si la différence entre ses signaux d'entrée est inférieure ou égale à 1, à une porte ET 86. Le signal à la sortie 38a est appliqué au moyen de soustraction 76 qui applique la différence entre ce signal et celui de la sortie 32a au comparateur 82. Le comparateur 82 applique un signal de sortie, si cette FIG. 11 shows the details of the four-point average logic circuit 44. The signals at the outputs 32a, 3a, 36a and 38a are applied to the circuit 44. The output signal 32a is applied to all means of subtraction 74, 76 and 78. The signal at. the output 36a is applied to the subtraction means 74 which applies the difference between this signal and that of the output 32a to the digital comparator 80. This comparator applies the logic level "1" if the difference between its input signals is less than or equal to to 1, to an AND gate 86. The output signal 38a is applied to the subtraction means 76 which applies the difference between this signal and that of the output 32a to the comparator 82. The comparator 82 applies an output signal, if this
différence est inférieure ou égale à 1, à la porte ET 86. difference is less than or equal to 1, at the AND gate 86.
Le signal à la sortie 34a est appliqué au moyen de soustraction 78 et la différence entre ce signal et celui The signal at the output 34a is applied to the subtraction means 78 and the difference between this signal and that
à la sortie 32a est appliquée au comparateur numérique 84. at the output 32a is applied to the digital comparator 84.
Si la différence est inférieure ougle à 1,un signal logique est appliqué à la porte ET 86. On peut noter qu'un signal 11"I logique est appliqué auxcomparateurs numériques 80, 82 et 84 par la ligne 85 afin qu'ils puissent faire la bonne comparaison. Si la différence est inférieure ou égale à 1 à la sortie de tous les comparateurs 80, 82 et 84, la porte ET 86 produit un signal à l'état haut, qui forme le signal drapeau de la moyenne de quatre points, à la sortie 46. Les signaux aux sorties 32a et 36a sont appliqués à l'additionneur 88 qui, à son tour, applique leur somme à une entrée de l'additionneur 92. Les signaux aux sorties 38a et 34a sont appliqués à l'additionneur 90 qui, à son tour, applique leur somme à une autre entrée de l'additionneur 92. Ainsi, la sortie de l'additionneur 92 est formée du signal de la moyenne des quatre points à If the difference is smaller than 1, a logic signal is applied to the AND gate 86. It may be noted that a logic signal 11 "I is applied to the digital comparators 80, 82 and 84 by the line 85 so that they can If the difference is less than or equal to 1 at the output of all the comparators 80, 82 and 84, the AND gate 86 produces a signal in the high state, which forms the flag signal of the average of four points. at the output 46. The signals at the outputs 32a and 36a are applied to the adder 88 which, in turn, applies their sum to an input of the adder 92. The signals at the outputs 38a and 34a are applied to the adder 90 which, in turn, applies their sum to another input of the adder 92. Thus, the output of the adder 92 is formed of the signal of the average of the four points to
bits qui est présent à la sortie 50. bits that is present at output 50.
On notera que des variations sont possibles dans le cadre de l'invention. Par exemple, le point à la droite du point 32 peut être utilisé pour dériver la moyenne des deux points et les points à la droite en haut et en bas du point 32 peuvent être utilisés pour dériver la moyenne des quatre points. D'autres combinaisons d'échantillons environnants peuvent être utilisées. Par ailleurs, le concept peut être étendu à la moyenne de huit points ou plus. Si le signal vidéo reçu est déjà un signal numérique, alors le convertisseur 40 sera uniquement un moyen de quantification pour requantifier après l'addition des signaux de décalage par l'additionneur 26. De plus également, l'utilisation d'un déphasage de 180 d'une ligne à l'autre dans la fréquence d'échantillonnage n'est pas requise. On l'a utilise dans un mode de réalisation préféré qui est employé avec l'invention r4vflée dans la demande de brevet U.S. io 132 137 déposée le Hars 1530 par Reitmeier et Dischert. Le signal de décalage, s'il est utilisé, ne doit pas nécessairement être synchrone avec le signal d'échantillonnage mais It will be appreciated that variations are possible within the scope of the invention. For example, the point to the right of point 32 can be used to derive the average of the two points and the points to the right at the top and bottom of point 32 can be used to derive the average of the four points. Other combinations of surrounding samples may be used. Moreover, the concept can be extended to the average of eight points or more. If the received video signal is already a digital signal, then the converter 40 will be only quantization means for requantizing after the addition of the offset signals by the adder 26. Also, the use of a phase shift of 180 line to line in the sampling frequency is not required. It has been used in a preferred embodiment which is employed with the invention disclosed in U.S. Patent Application No. 132,137 filed March 1530 by Reitmeier and Dischert. The offset signal, if used, need not be synchronous with the sampling signal but
cela peut produire des signaux d'interférence. this can produce interference signals.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'aà titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown which has been given as an example. In particular, it includes all the means constituting technical equivalents of the means described and their combinations if they are executed according to its spirit and implemented.
oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. in the context of protection as claimed.
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