FR2489640A1 - Diminution du materiel de traitement de l'information pour un systeme video numerique impliquant un sous-echantillonnage et une reconstitution adoptive - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LA DIMINUTION DU MATERIEL DE TRAITEMENT DE L'INFORMATION, POUR UN SYSTEME VIDEO NUMERIQUE. SELON L'INVENTION POUR REDUIRE LA QUANTITE DU MATERIEL EXIGE POUR UNE COMPARAISON DE NOMBRES DE 8CHIFFRES BINAIRES REPRESENTANT DES SIGNAUX VIDEO CODES EN CHIFFRES BINAIRES, SEULEMENT LES QUATRE CHIFFRES BINAIRES LES MOINS SIGNIFICATIFS SONT COMPARES, CAR SI LES NOMBRES DIFFERENT PAR PLUS DE QUATRE CHIFFRES BINAIRES, UNE COMPARAISON N'EST PAS DESIREE. AINSI ON DETECTE (PAR LA PORTE 123), SI L'UN DES QUATRE CHIFFRES BINAIRES LES MOINS SIGNIFICATIFS EST DU TYPE LOGIQUE "1" ET, DANS L'AFFIRMATIVE, TOUS LES CHIFFRES BINAIRES LES MOINS SIGNIFICATIFS SONT MIS A L'ETAT LOGIQUE "1" (PAR L'INTERMEDIAIRE DES PORTES 126-132). L'INVENTION EST UTILISABLE DANS DES SYSTEMES VIDEO NUMERIQUES IMPLIQUANT UN SOUS-ECHANTILLONNAGE ET UNE RECONSTITUTION ADAPTIVE.
Description
-2489640
La présente invention concerne des systèmes vidéo digitaux au nunériqueE, et plus particulièrement des circuits
pour réduire le matériel nécessaire pour de tels systèmes.
Dans des systèmes de radiodiffusion digitaux, l'utilisation effective de la vitesse des données est d'une importance capitale. Une réduction de la vitesse des données réduit à la fois l'utilisation de bandes vidéo et
la largeur de bande nécessaire pour la transmission.
Cependant, ceci doit être accompli tout en assurant des
images de qualité de radiodiffusion.
Un procédé pour la réduction de la vitesse des données qui est actuellement en considération, est le procédé d'échantillonnage du type Sous-Nyquist tel que décrit dans le document "Sub-Nyquist Encoded PCM NTSC Color Television" par John P. Rossi dans le livre "Digital Video", une revue de documents SMPTE, et dans l'article de Leonard S. Golding "Frequency Interleaved Sampling of a Color Television Signal", IEEE Transactions on Communication Technology, COM-19, page 972, de décembre 1971.Ces systèmes du type sus-Nyquist comprennent des échantillons dont la distance diagonale entre les échantillons est supérieure à la distance horizontale entre ces échantillons. Etant donné que la résolution augmente avec la diminution de la distance entre
les échantillons, ces systèmes sont capables d'une augmen-
tation de la résolution horizontale à une vitesse de données prédéterminées, mais au prix de la résolution diagonale. Un système pour palier cet inconvénient est préseté dans la demande de brevet US NI 132. 137, déposéele 20 mars 1980, et maintenant abandonné en faveur d'une demande de brevet de continuation ayant le numéro 168.077, déposée le 14 Juillet 1980, tous deux avec le titre "Data Rate Réduction For Digital Vidéo Signal By Subsampling And Adaptive Reconstruction." Le procédé selon ces demandes comprend la division d'un signal en des première et seconde portions de temps, la transmission de la première portion et la transmission d'un signal de contrôle adapté pour contrôler la reconstruction de la seconde portion à
partir de la première portion qui a été transmise.
Cependant, l'objet de ces deux demandes de brevet exige
un montage important et complexe.
Il est par conséquent souhaitable de pouvoir réduire l'importance du matériel dans un système vidéo digital ou numérique. Selon les principes de la présente demande de brevet, un procédé pour comparer au moins deux numéros à plusieurs chiffres binaires représentant un signal de télévision exprimé en termes numérique,% a un numéro de référence à plusieurs chiffres binaires comprend les opérations de déterminer si l'un des chiffres binaires les plus significatifs qui ont été sélectionnésdes deux numéros està-n état sélectionné et d'amener les chiffres binaires moins significatifs qui restent du numéro avec les chiffres binaires les plus significatifs présentant ledit état
sélectionné,à cet état sélectionné.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaitront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins s-cbnatiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel - la figure 1 montre une grille produi-L par un balayage simultané vertical et horizontal d'un faisceau électronique, avec des points d'échantillons indiqués sur cette grille la figure 2 montre une version sous-échantillonnée de la grille suivant la figure 1; - la figure 3 montre un schéma bloc d'un codeur pour coder des échantillons d'un signal vidéo et de signaux de contrôle - la figure 4 montre un schéma bloc d'un mode de réalisation de la présente invention, utilisé dans la figure 3 pour réduire la quantité du matériel exigé; - la figure 5 est un schéma bloc d'un circuit logique à erreur minimum, utilisé dans l'objet représenté à la
figure 3.
La figure 1 montre une grille vidéo 10 comprenant une pluralité de lignes de balayage horizontal 12. Chacune des lettres "X" représente un point d'échantillonnage qui est typiquement du type à 8 chiffres binaires ou un multiplet échantillé de façon à présenter un total de 256 de niveaux gris Ces points d'échantillonnage apparaissent dans un mode de 10. réalisation préféré à une fréquence de 14,32 MHz, qui est quatre fois la fréquence de la sous-parteuoe de couleur du type NTSC. Cette vitesse d'échantillonnage résulte en des échantillons horizontalement adjacents apparaissant à des intervalles d'environ 70 nanosecondes0 La figure 2 est une représentation similaire dans laquelles les éléments correspondants sont identifiés par les chiffres des références correspondants. Dans ce cas, chaque échantillon représenté "X" qui est enclerclé ne sera pas transmis ou codé. Pour chaque échantillon non transmis ou codé, des diverses combinaisons des échantillons qui, dans l'espace.-entourent ces échantillons sont computéeset comparées à l'échantillon non transmis. Par exemple, l'échantillon représentant le point 14 est comparé à la moyenne des points échantillonnés qui sont situés au-dessus
et en dessous de ce point 14, notamment les points 16 et 18.
Il est également comparé à la moyenne des points ar ces
côtés gauche et droite, c'est-à-dire des points 20 et 22.
L'échantillon représentant le point 14 est encore comparé à la moyenne des points transmis 24 et 26 qui sont dans un rapport diagonal avec lui et aussi à la moyenne des points
transmis 28 et 30 en un autre rapport diagonal avec lui.
La comparaison la plus proche est indiquée par des chiffres numériques de "guidage" ou de contrôle. Ces chiffres binaires de contrôle sont transmis comme chiffresbinaires additionnelqavec les échantillons qui représentent les points encerclés sur la figure 2, et,avec ces échantillons, sont utilisés par un codeur pour construire une image à résolution -élevée à partir de la formation à vitesse de
données réduite.
La figure 3 montre un codeur pour effectuer ces opérations. Une entrée 32 reçoit le signal vidéo numérique ou digital ayant des échantillons apparaissant, dans un mode de réalisation particulier, à une fréquence de 14,32 MHz (toutes les 70 nanosecondes),avec 8 chiffres binaires par
échantillon. Les huit chiffres binaires de chaque échan-
tillon sont appliqués à une ligne de retard 41 et aux filtres 34, 36, 38 et 40. Ces filtres sont utilisés pour fournir la moyenne des échantillons entourant. Sous "moyenneO il faut comprendre l'additionnement des valeurs représentées par deux signaux et la division de la somme résultanis par deux. Par exemple, le filtre 34 fournit la moyenne des points 28 et 30 (une moyenne de"première diagonale").Comme cela est connu dans la technique, il peut comprendre une ligne de retard numérique de 8 chiffres binaires (non représentée), ayant un retard de deux lignes horizontales ou d'environ 127 microsecondes et, de plus, quatre échantillons ou environ 280 nanosecondesdans le système du type NTSC. Dans ce filtre 34, on forme la moyenne du signal d'entrée non retardée et le signal sortie de la ligne à retard, et on la transmet à un comparateur
42. La ligne à retard 41 a un retard d'environ 63,5 micro-
secondes plus 140 nanosecondes, c'est-à-dire la moitié du retard total de la ligne à retard du filtre 34, pour retarder l'échantillon qui n'a pas été transmis de telle façon que celui se présente en coincidence de temps avec
le signal moyen du filtre 34 pour permettre une comparai-
son des deux signaux par le comparateur 42; En supposant que le filtre 34 fournitla moyenne des points 20 et 22 (une moyenne'horizontale"), il peut comprendre une ligne à retard numérique de 8 chiffres binaires, ayant un retard de deux échantillons ou d'environ 140 nanosecondes. Les signaux d'entrée(non retardés) et de sortie (retardés) de cette ligne à retard sont utilisés pour former la moyenne. Un retard traditionnel de correction d'une ligne , plus 70 nanosecondes pour compenser le retard de la ligne à retard 41 est fourni dans le filtre 36. Le signal de
sortie de ce filtre 36 est appliqué à un comparateur 44.
Si le filtre 38 fournitla moyenne des points diagonaux 24 et 26 ( une moyenne de"seconde diagonale"), il peut comprendre tout d'abord un correcteur à retard de 280 nanosecondes et ensuite une ligne à retard numérique de 8
chiffres binaires ayant un retard de deux lignes horizonta-
les moins 280 nanosecondes. On forme la moyenne des signaux
retardés et non retardés à l'entrée et à la sortie de la-
dite ligne de retard et le signal numérique représentant la moyenne des signaux aux points 24 et 26 est ensuite appliqué à un comparateur 46. Enfin, si le filtre 40 donne la moyenne des points 16 et 18 (une moyenne"verticale"), il peut comprendre tout d'abord un correcteur à retard de 140 nanosecondes et ensuite une ligne à retard numérique de 8 chiffres binaires ayant un retard de deux lignes horizontales. On établit la moyenne des signaux retardés et non retardés à l'entrée et à la sortie de la ligne à retard et le signal de srtie est transmis à un comparateur 480 Les comparateurs 42, 44, 46 et 48 comprennent chacun un soustracteur qui reçoit également les échantillons originaux de 8 chiffres binaires, par l'intermédiaire d'une
ligne àretard 41, en plus des signaux de sortie respective-
ment des filtres 34, 36, 38 et 40. Les deux signaux respectifs de chaque comparateur sont soustraits l'un de l'autre et la valeur absolue de la différence qui en résulte est retenue. Les comparateurs 42, 44, 46, 48 appliquent les signaux de valeurs absolues de 8 chiffres binaires au circuit de troncature 110, 112, 114 et 116 qui fournissent des signaux de valeurs absolues de 4 chiffres binaires à
un circuit logique d'erreur minimum 50.
La troncature est effectuée selon le critère suivant.
Lorsqu'une différence entre les moyennes des points entourant et le point 14 considéré est égal ou dépasse seize niveaux quantificateurs, cette moyenne est effectivement non considérée comme une substitution possible du point 14 non transmis, puisqu'en. raison de la rédondance élevée de
l'information vidéo, une autre différence sera probable-
ment plus faible. Ceci peut grandement réduire la quantité
du matériel nécessaire pour le circuit 50.
La figure 4 montre un schéma bloc représentant chacun des circuits de troncature identiques 110, 112, 114
et 116 pour la mise en oeuvre du critère susmentionné.
Lientrée de 8 chiffres binaires 118 est reliée à la sortie
de 8 chiffres binaires du comparateur 42, 44, 46 ou 48.
Un bus de 8 chiffres binaires 120 accomplit une division en deux bus de 4 chiffres binaires, et le bus 122 transmet les 4 chiffres binaires les plus significatifs (MSB) à des entrées respectives d'une parte OU 123 à quatre entrées, tandis que le bus de 4 bits 124 transmet les chiffres
binaires moins significatifs (LSB) à des entrées respec-
tives de portes ou 126, 128, 130 et 132. La sortie de la porte 123 est reliée à la seconde entrée des portes 126, 128, 130 et 132. Les sorties des portes 126-132 sont reliées à la sortie de 4 chiffres binaires 134, qui en revanche est reliée au circuit logique d'erreur minimum 50. A l'état de fonctionnement, si au moins un des quatre chiffres binaires les plus significatifs du signal de différence appliqué à la porte 123 est du type logique "1" (qui correspond à une différence d'au moins seize niveaux de quantification), la sortie de la porte 123 sera à l'état logique "1", et par conséquent un signal logique "1" est appliqué à toutes les premières entrées des portes 126, 128, 130 et 132. Par conséquent, les signaux de sortie
de toutes les portes sont du type logique "1", indépen-
damment de l'état des signaux à leurs secondes entrées.
Le numéro binaire 1111 (équivalent à 15 décimal) est appliqué à l'entrée correspondante du circuit logique d'erreur minimum 50. Le signal binaire 1111 n'exige que quatre bus de 4 chiffres binaires comme entrées du circuit 50, au lieu de quatre bus de 8 chiffres binaires
comme dans le cas des demandes de brevet U.S susmentionnées.
En raison de la redondance, une autre différence est probablement plus petite et la direction de la différence plus faible sera indiquée par le circuit 50, comme cela
sera expliqué ci-après.
Comme il ressort de la figure 5, le circuit logique d'erreur minimum 50 comprend six comparateurs de grandeur de 4 chiffres binaires ou bits82, 84, 86, 88, 90 et 92, chacun recevant deux nombres ou numéros de quatre chiffres binaires desdifférentes paires de signaux de sortie de troncature 110, 112, 114 et 116,et produit à sa sortie respective un signal de niveau logique d'un bit ou d'un chiffre binaire pour indiquer lequel des deux nombres ou numéros d'entrée est le plus faible. Il est à noter qu'il n'y a que six combinaisons possibles de quatre chiffres pris en paires, ce qui nécessite la présence
de six comparateurs de grandeur. Il est seulement nécessai-
re de considérer trois sorties de comparateurs de grandeur pour déterminer si une entrée spécifique d'un comparateur de grandeur est la plus faible. Ainsi des portes NI 94, 96 et 98 sont utilisées pour détecter si le signal de sortie des circuits de troncature 110, 112 et 114, respectivement, est le plus faible. Si aucun de ces signaux est le plus faible, le signal de sortie du circuit 116 est considéré comme étant le plus faible, ce qui sera vrai, ou aucun ne sera le plus faible, c'est- à-dire tous sont égaux. Dans le dernier casle signal de sortie d'un quelconque des comparateurs pourrait être utilisé. Les signaux de sortie des portes 94, 96 et 98 sont codés par des portes ou 100 et 102 en un signal de contrôle de deux chiffres binaires sur le bus 104, selon le tableau de vérité suivant: ligne n0 Signalle pls f aible
112 114 116
104a 1 0 1 0 104b 0 1 1 0 La sortie du circuit logique 50 comprend deux chiffres binaires conformément au tableau ci-dessus, qui indiquent laquelle des paires d'échantillomsdes points adjacents est la plus proche, c'est-à-dire représente la direction qui implique le plus faible changement du signal vidéo autour du point d'échantillon 14. Ce signal de deux chiffres binaires -complète le signal de contrôle qui indique lequel des signaux d'échantillon vidéo transmis représente de la manière la plus rapprochée le signal vidéo non transmissi bien que l'information vidéo complète peut être obtenue lors du décodage. Les deux chiffres binaires de contrôle sont appliqués à un commutateur 52 sur la figure 3, qui est un commutateur de deux chiffres binairesgactionné en synchronisation avec un commutateur 54 de 8 chiffres binaires suivant la figure 3,à une fréquence de commutation
de 7,16 MHz, dans un système NTSC.
La vitesse de commutation, du fait qu'elle est égale à 14, 32 MHz divisé par 2, force le commutateur 54 de
faite passer ou transmettre seulement chaque autre échan-
tillon de 8 chiffres binaires. Les deux chiffres binaires ou bitsde contrôle du circuit logique 50 qui indiquent parmi les échantillons adjacents celui qui doit être utilisé pour la reconstitution des points non transmis, sont transférés par le commutateur 52 et forment, avec les
8 chiffres binaires transmis simultanément par le commuta-
teur 54 représentant un point transmis, un mot parallèle de 10 chiffres binaires à la sortie parallèle 55 de 10
chiffres binaires.
On comprend aisément qu'en raison de la présence des
circuits de troncature -110, 112, 114 et 116,les compara-
teurs de grandeur 82, 84, 86, 88, 90 et 92 sont des comparateurs à 4 chiffres binaires qui remplacent les comparateurs de 8 chiffres binaires suivant la demande de brevet indiqué plus haut pour la même quantification de 8 chiffres binaires d'un signal vidéo analogique. Ceci
constitue une réduction considérable du matériel de traite-
ment de l'information.
Il est évident pour un homme de métier que d'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles. Par exemple, plus au moins de quatre chiffres binaires peuvent être tronqués pour obtenir une réduction de matériel correspondante,et des configurations logiques alternatives
peuvent être utilisées pour accomplir la troncature.
Claims (8)
1. Procédé pour comparer au moins deux numéros ou nombres de plusieurs chiffres binaires représentant un signal detélévision codé en chiffres binaires à un nombre ou numéro de référence de plusieurs chiffres binaires, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations de détermi- ner si l'un des chiffres binaires les plus significatifs qui ont été sélectionnés des deux nombres présente un état sélectionné,et de mettre à l'état sélectionné les chiffres binaires restant qui sont moins significatifs du nombre ou numéro avec les chiffres binaires les plus
significatifs présentant ledit état sélectionné.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit état sélectionné comprend le chiffre logique 1.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux nombres ou numéros de plusieurs chiffres binaires comprennent 8 chiffres binaires et lesdits chiffres binaires les plus significatifs et les chiffres binaires les moins significatifs comprennent chacun 4
chiffres binaires.
4. Dispositif pour une mise en oeuvre avantageuse du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprenddes moyens 123 pour déterminer si-l'un des chiffres binaires sélectionnés les plus significatifs des deux numéros ou nombres précités présentent un état sélectionné, et des moyens (126, 128, 130 et 132) pour mettre à l'état sélectionné les chiffres binaires restant qui sont moins significatifs du nombre ou numéros avec les chiffres binaires les plus significatifs présentant ledit
état sélectionné.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé
en ce que l'état sélectionné comprend le chiffre logique 1.
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux numéros ou nombres de plusieurs chiffres binairescomprennent chacun 8 chiffres binaires et les il chiffres binaires les plus significatifs et les moins
significatifs comprennent chacun quatre chiffre binaires.
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de détermination comprennent une porte-OU (123) ayant une entrée pour chacun des chiffres binaires les plus significatifs de l'un des deux nombres
ou numéros de deux chiffres binaires.
8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de mis à l'état comprennent une pluralité de portes OUl (126, 128, 130 et 132), dont le nombre est égal au nombre des chiffres binaires moins significatifs, chaque porte comprenant une première entrée agencée pour recevoir respectivement lesdits chiffres binaires moins significatifs et une seconde entrée reliée
auxdits moyens de détermination.
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