FR2503968A1 - Generateur de signal de decoupage pour la realisation d'incrustations en television en couleur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA REALISATION D'INCRUSTATIONS DANS UN SYSTEME DE TELEVISION EN COULEUR. LE GENERATEUR DE L'INVENTION PRODUIT UN SIGNAL DE DECOUPAGE A LARGE BANDE A PARTIR DU SIGNAL DE DECOUPAGE A BANDE ETROITE D'UN GENERATEUR CLASSIQUE 30. DANS CE BUT, LE SIGNAL DE DECOUPAGE A BANDE ETROITE EST APPLIQUE A UN ADDITIONNEUR 38 QUI RECOIT EGALEMENT UN SIGNAL QUI CORRESPOND AUX COMPOSANTES DE HAUTE FREQUENCE DU SIGNAL DE LUMINANCE QUI EXISTENT PENDANT LES TRANSITIONS DU SIGNAL DE DECOUPAGE. CES COMPOSANTES DE HAUTE FREQUENCE SONT EXTRAITES PAR UN FILTRE PASSE-HAUT 40 ET LEUR POLARITE EST EVENTUELLEMENT INVERSEE POUR CORRESPONDRE A LA POLARITE DE LA TRANSITION CONSIDEREE DU SIGNAL DE DECOUPAGE. APPLICATION AUX INSTALLATIONS DE TRAITEMENT DE SIGNAUX VIDEO.

Description

La présente invention concerne de façon générale les systèmes destinés à

générer un signal de découpage pour la réalisation d'incrustations en télévision en couleur, et elle porte plus particulièrement sur un tel système dans lequel la largeur de bande du signal de découpage est améliorée par rapport à une largeur de bande qui correspond à celle des signaux de chrominance, pour être portée à une

valeur supérieure, en fonction des composantes de haute fré-

quence qui existent dans le signal de luminance corres-

pondant, à condition que des composantes de haute fréquence

soient présentes.

La technique de réalisation d'incrustations en télévision en couleur est bien connue Fondamentalement, la

réalisation d'incrustations consiste à effectuer une commu-

tation électronique entre une première scène, qu'on appelle généralement la scène de premier plan, qui est vue par une première caméra, et une scène de fond distincte qui est vue

par une seconde caméra De façon classique, la scène de pre-

mier plan à téléviser est placée devant un fond qui est peint avec une couleur saturée qui est par ailleurs absente

dans la scène de premier plan La couleur la plus communé-

ment utilisée dans ce but est le bleu, du fait qu'on peut aisément le distinguer des teintes de chair L'appareil de réalisation d'incrustations a pour fonction de détecter les parties du signal vidéo de premier plan qui sont fortement saturées dans la couleur de fond et de remplacer ensuite ces parties par des parties correspondantes de la scène de fond, au moyen d'un commutateur électronique Ce sont les moyens par lesquels la détection de couleur est effectuée et la manière selon laquelle les deux signaux vidéo sont commutés

qui déterminent la qualité de l'incrustation résultante.

Comme on peut le voir, le circuit de réalisation d'incrus-

tations doit déterminer continuellement si le signal vidéo de la scène de premier plan correspond à la scène de premier plan qu'on désire téléviser ou au fond coloré saturé qu'on

désire éliminer par la commutation.

La technique d'incrustation est couramment utili-

sée dans un studio de télévision pendant la présentation des

journaux télévisés en direct, ou pour des émissions sembla-

bles Cependant, pour cette application les performances

techniques exigées de l'appareil de réalisation d'incrusta-

tions ne sont pas particulièrement sévères et, de plus, l'éclairage de la surface de fond colorée et le contenu du premier plan peuvent être maintenus dans des limites assez

étroites Cependant, dans d'autres applications des incrus-

tations, il s'est avéré que les appareils de réalisation d'incrustations disponibles à l'heure actuelle n'étaient

pas satisfaisants Des problèmes sont apparus dans certai-

nes applications d'effets spéciaux, dans lesque Dles il est

important d'avoir un signal de découpage résultant de meil-

leure qualité, ou dans lesque Llle découpage est effectué dans une installation de post-réalisation dans laquelle le signal de découpage doit être élaboré à partir d'un signal vidéo qui se trouve par exemple sur une bande vidéo ou qui provient d'une autre source vidéo Lorsque la largeur de bande des signaux vidéo a été réduite, ou lorsque la scène

n'a pas été définie strictement pour la réalisation d'in-

crustations, il apparatt des défauts tels que des franges colorées dues à une gigue des bords, un débordement de la couleur du premier plan, ou un effet d'ondulation produit

par des transitions abruptes du signal de découpage.

Dans le cadre d'un studio, l'appareil de réalisa-

tion d'incrustations reçoit généralement des signaux de

rouge, de vert et de bleu (RVB) à large bande qui provien-

nent directement des caméras Ainsi, en théorie, les cir-

cuits de détection de l'appareil de réalisation d'incrus-

tations disposent de fréquences allant jusqu'à 5,5 M Hz.

Cependant, en pratique, les performances de rapport signal/ bruit de la plupart des caméras se dégradent aux fréquences élevées De plus, la caméra est généralement conçue de façon à fournir la sensibilité maximale, c'est-à-dire le meilleur rapport signal/bruit à large bande, dans le canal

de luminance, Ey, qui est élaboré de façon classique à par-

tir des signaux RVB, et non dans les canaux de différence de couleur, c'est-à-dire les canaux de chrominarce ER-Y et E By-Y Ceci est habituellement justifié par le fait que les signaux de différence de couleur sont finalement codés en signaux vidéo de format NTSC, PAL, ou SECAM avec une largeur

de bande notablement inférieure à celle du signal de luninan-

ce La largeur de bande de luminance est par exemple de 5,5 M Hz, alors que la largeur de bande de chrominance est de

1,3 M Hz.

Les signaux de chrominance à bande plus étroite introduisent des ambiguïtés dans la commutation de l'appareil de réalisation d'incrustations, lorsque des composantes de haute fréquence présentes dans le signal en couleur d'origine ont été perdues à cause de cette réduction prédéterminée de la largeur de bande des signaux de chrominance En outre, si ces signaux de chrominance sont élaborés à partir du signal NTSC codé ou de quelque autre signal analogique composite, le bruit supplémentaire introduit par ce processus de codage préalable, tel que le bruit de chrominance produit par un magnétoscope ou par une source de bruit à haute fréquence, comme par exemple un faisceau hertzien, peut complètement masquer les transitions de chrominance Dans ces conditions,

il serait impossible d'effectuer une opération d'incrusta-

tion satisfaisante, bien que le rapport signal/bruit et la largeur de bande pour la luminance n'aient habituellement

pas été dégradés par de tels traitements analogiques.

De plus, dans le nouveau standard mondial pour composants numériques qui est proposé pour les signaux de

télévision, la largeur de bande qui est définie pour l'in-

formation de chrominance est inférieure à celle de la lumi-

nance Cependant, cette information de chrominance n'est au moins pas multiplexée avec l'information de luminance, comme c'est le cas avec les standards de codage analogique actuels Ainsi, les signaux de chromirance convertis sous

forme numérique ne sont soumis à aucune distorsion supplé-

mentaire et ils se prêtent donc beaucoup mieux à un traite-

ment de post-réalisation par incrustation ou des opérations similaires Les problèmes de la conception d'un appareil numérique pour la réalisation d'incrustations sont envisagés dans l'article intitulé "Chromakey in a Digital System", par R Rawlings, International Broadcast Engineer, septembre

1980, page 30.

Comme on le décrira en détail, l'appareil de l'in-

vention procure des moyens destinés à améliorer la largeur de bande du signal de découpage, en fonction des composantes de haute fréquence du signal de luminance qui correspondent à des transitions de couleur dans les signaux de chrominance qui sont utilisés pour générer le signal de découpage Plus précisément, on sépare les composantes de haute fréquence du signal de luminance et on détecte leurs polarités par rapport à la polarité des transitions correspondantes dans les signaux de chrominance On fait ceci de façon à pouvoir inverser si nécessaire chacune de ces composantes de haute fréquence, pour la faire correspondre à la polarité de la

transition respective des signaux de chrominance On addi-

tionne ensuite les composantes de haute fréquence résultan-

tes au signal de découpage élaboré de façon classique, pour produire un signal de découpage ayant une meilleure largeur

de bande.

Le bon fonctionnement de l'appareil de l'invention suppose qu'une transition de luminance se produisant au même instant qu'une transition de chrominance représente la composante de haute fréquence de la transition de couleur d'origine dans la scène, et non simplement un changement de l'éclairage de la scène Une seconde hypothèse consiste en ce que tous les signaux de luminance de haute fréquence qui apparaissent pendant une transition de couleur des signaux de chrominance, vers la couleur saturée du fond ou à partir de cette dernière, traduisent la couleur d'origine de la scène. Par conséquent, l'invention a pour but d'offrir un appareil perfectionné pour la réalisation d'incrustations en télévision en couleur, dans lequel le signal de découpage généré par l'appareil, bien qu'élaboré à partir de signaux de chrominance de largeur de bande rétrécie, soit amélioré

en fonction du signal de luminance à large bande correspon-

dant. L'invention a également pour but d'augmenter la largeur de bande du signal de découpage de façon à améliorer

le découpage pour la formation d'incrustations er post-réali-

sation, afin de s'approcher de la précision du découpage avec

un signal vidéo en direct à largeur de barde intégrale.

L'invention a également pour but de réaliser un générateur de signal de découpage conçu pour fonctionner sur

des signaux de télévision sous forme de composantes numéri-

ques, dans lesquels les signaux de chrominance ont subi uni-

quement une limitation de largeur de bande, avec pratiquement aucune autre distorsion ajoutée à ces signaux au moment de

leur conversion sous cette forme numérique.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se

référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma synoptique d'un appareil de réalisation d'incrustations de l'art antérieur La figure 2 est un schéma synoptique d'un appareil deréalisationd'incrustations conforme à l'invention;

La figure 3 est un diagramme séquentiel qui illus-

tre le fonctionnement de l'appareil de réalisationd'incrus-

tations de la figure 2; et La figure 4-représente un exemple de générateur de signal de découpage basé sur le contenu chromatique, qui

est utilisé dans le mode de réalisation préféré de l'appa-

reil de réalisation d'incrustations de la figure 2.

On va maintenant considérer les dessins, sur lesquels la figure 1 représente un appareil de réalisation d'incrustations classique de l'art antérieur, destiné à générer un signal de découpage lorsqu'une certaine couleur est détectée Comme le montre la figure 1, une caméra A génère un signal vidéo d'une scène de premier plan 12 qui se trouve devant un fond 14 Le fond 14 est peint avec une couleur saturée qui est définie de façon à être absente de la scène de premier plan 12 Une caméra B génère un signal vidéo d'une scène de fond 16 qui doit être transmise par l'appareil d'incrustation à la place du fond 14 Le signal

de sortie vidéo RVB de la caméra A est appliqué à un généra-

teur de signal de découpage pour incrustation en télévision

en couleur, 18, et il est appliqué en outre à un codeur 20.

Le signal de sortie vidéo RVB de la caméra B est appliqué à un codeur 22 Ces codeurs 20, 22 sont conçus de façon à coder les signaux RVB d'une manière classique, conformément

au format du standard de télévision en couleur qui est uti-

lisé à l'endroit considéré, qu'il s'agisse du standard NTSC, PAL, SECAM, ou de n'importe quel autre standard de

télévision en couleur.

Les signaux vidéo de sortie codés des codeurs 20 et 22 sont appliqués à un inverseur 24 qui est commandé par

le signal de sortie du générateur de signal de découpage 18.

L'inverseur 24 bloque le signal de sortie du codeur 20 et le remplace par le signal de sortie du codeur 22 lorsqu'il reçoit un signal de découpage à partir du générateur 18 Le signal de sortie de l'inverseur 24 est ainsi un signal de sortie avec incrustation, dans lequel la scène 12 apparaît au premier plan et la scène 16 apparaît dans le fond de

l'image vidéo composite Cette version d'un appareil d'in-

crustation pour télévision en couleur est utilisée dans la plupart des systèmes actuels d'incrustation et d'effets

spéciaux.

L'inconvénient de cet appareil consiste en ce que

du fait que les signaux vidéo qui sont commutés par l'inver-

seur sont des signaux codés, les composantes de signaux de

chrominance de ces signaux codés ont par définition une lar-

geur de bande inférieure à celle des signaux de luminance.

Par conséquent, pour éviter d'importantes composantes de mélange de couleur dans le signal de sortie final, la

vitesse de commutation de l'inverseur 24 ne doit pas dépas-

ser la largeur de bande du signal de chrominance Ceci vient du fait qu'il n'existe aucune information de séparation de couleur à une fréquence supérieure à celle qui correspond à

la largeur de bande de chrominance.

Un problème similaire existerait dans un appareil dans lequel les signaux vidéo de télévision déjà codés sont

décodés pour obtenir l'information de luminance et de chro-

minance que nécessite le générateur de signal de découpage.

En plus des limitations de largeur de bande des signaux de chrominance, une distorsion supplémentaire est introduite par le processus de codage et de décodage Cette derrière distorsion a généralement interdit en pratique le traitement

des signaux vidéo pour réaliser des effets spéciaux en post-

réalisation, à cause de la médiocrité des résultats obtenus.

L'invention est représentée sous forme de schéma synoptique sur la figure 2 Comme le montre la figure 2, le signal de luminance, Ey et les deux signaux de chrominance ER-Y et EB-Y sort appliqués à un générateur de signal de découpage pour incrustation en télévision en couleur, de type classique, qui est désigné par la référence 30 Bien que l'appareil de l'invention fonctionne à partir de ces

trois signaux dans la description faite ici, il faut noter

que ces signaux peuvent être des signaux de composantes ana-

logiques ou numériques et ils peuvent être obtenus à partir de signaux RVB en direct ou à partir d'une source vidéo enregistrée, ou même à partir de signaux vidéo codés selon le standard NTSC ou un autre standard de télévision, puis décodés On suppose que le signal de luminance est un signal à large bande, soit par exemple 5,5 M Hz, tandis que les deux

signaux de chrominance ont une largeur de bande plus étroi-

te, par exemple 1,3 M Hz.

Comme il est décrit ci-après de façon plus détail-

lée en relation avec la figure 4, le générateur de signal de découpage 30 est de préférence un dispositif basé sur le

contenu chromatique qui fonctionne indépendamment de l'am-

plitude de la luminance L'avantage'd'un tel dispositif con-

siste en ce que la sensibilité à l'éclairage de la partie de

fond d'une scène de premier plan est considérablement rédui-

te, d'o il résulte une diminution du risque de découpage

erroné sur des parties sombres de la scène.

Le signal de découpage que génère le générateur de signal 30 est appliqué sur la ligne 32 Par convention, ce signal est à l'état actif, à un niveau de tension haut, lorsque la couleur saturée du fond est détectée, et à l'état inactif, à un niveau de tension bas, lorsque la scène de premier plan est détectée La réponse en fréquence de ce signal de découpage, c'est-à-dire la vitesse de transition

entre un état haut et un état bas sous l'effet de la détec-

03968

tion d'une transition de couleur dans la scène, entre la scène de premier plan et la couleur saturée de fond, ou inversement, est limitée à la largeur de bande des signaux

de chrominance Ceci vient du fait que, comme mentionné pré-

cédemment, les composantes de fréquence les plus élevées des signaux de différence de couleur ne font plus partie des signaux de chrominance Conformément à l'invention, le signal de découpage 32 remplit deux fonctions On utilise les transitions dans le signal de découpage pour disposer d'un moyen permettant de transmettre sélectivement, par un premier élément de commutation, les composantes de haute

fréquence du signal de luminance correspondant qui appa-

raissent pendant ces périodes de transition, et de moyens pour inverser la pente de ces composantes de haute fréquence qui ont une polarité opposée à la pente de la transition

correspondante Secondement, le signal 32 modifié par l'am-

plificateur 34 est additionné aux composantes de haute fré-

quence de luminance résultantes, dans un additionneur 38,

comme il est décrit ci-après de façon plus détaillée.

Pour donner au signal de découpage 32 un format approprié pour les opérations décrites ci-dessus, on l'applique tout d'abord à un amplificateur 34 qui est un amplificateur à commande automatique de gain classique, fonctionnant sur une plage limitée L'amplificateur 34 est conçu de façon à maintenir la valeur de crête du signal de découpage à un niveau constant, indépendamment de toute variation de la luminosité ou de l'éclairage de la scène de premier plan qui peut se produire La diode 35 redresse le signal de sortie de l'amplificateur 34 et elle applique ce

signal à un condensateur 36 qui définit d'une manière clas-

sique la constante de temps de l'amplificateur 34 Le signal de sortie de l'amplificateur 34 est appliqué à un réseau de

retard classique 37, et par ce dernier à un additionneur 38.

Le réseau de retard 37 peut être réalisé au moyen d'une ligne à retard LC, d'un filtre passe-bas ou d'un élément

analogue Le réseau de retard 37 procure un retard suffi-

sant, par exemple 135 ns, pour faire en sorte que le signal

de sortie que le réseau de retard 37 applique à l'addition-

neur 38 arrive en même temps que l'autre signal d'entrée appliqué à l'additionneur 38 Comme il est décrit en détail ci-après, cet autre signal est constitué par les composantes de fréquence du signal de luminance qui ont été détectées comme étant apparues simultanément aux transitions des signaux de chrominance Grâce au réseau de retard 37, les

caractéristiques temporelles du signal de découpage corres-

pondent à ce signal de composantes de fréquence, ce qui per-

met d'obtenir une addition précise de ces signaux.

Les composantes de haute fréquence du signal de luminance sont générées de la manière suivante Le signal de luminance à large bande Ey est transmis par un filtre passe-haut 40 qui laisse passer toutes les composantes de haute fréquence du signal de luminance qui se trouvent

au-dessus de la largeur de bande des signaux de chrominance.

Ainsi, si la largeur de bande de chrominance est de

1,3 M Hz, ce filtre passe-haut laisse passer toutes les com-

posantes de haute fréquence du signal de luminance au-dessus de cette fréquence Ainsi, le filtre passe-haut

40 laisse passer la partie de haute fréquence des transi-

tions de couleur qui serait éliminée des signaux de chromi-

nance au cours des opérations de filtrage passe-bas qui ont

lieu lorsque ces signaux à bande plus étroite sont générés.

Le signal de sortie du filtre passe-haut 40 est

appliqué à un élément de commutation Si L'élément de commu-

tation Si, comme d'autres éléments de commutation similaires décrits ici, est un élément de commutation analogique qui a une vitesse de commutation de l'ordre 100 ns L'élément de

commutation Si ne transmet les composantes de haute fréquen-

ce du signal de luminance généré par le filtre passe-haut 40 que pendant une durée particulière qui est commandée par le signal de découpage 32 Cette opération est accomplie par un

détecteur de seuil 42 Le signal de découpage issu de l'am-

plificateur à gain variable 34 est appliqué à une entrée du

détecteur de seuil 42, tandis que l'autre entrée du détec-

teur 42 est connectée à une première source de tension de

référence (Vref inf), d'une tension prédéterminée suffisam-

ment basse pour que le signal de sortie du détecteur de seuil 42 passe à l'état haut dès que le signal de découpage est supérieur à un niveau de tension bas qui est juste supérieur à la région de bruit du signal de découpage 32, lorsque ce dernier est dans son état inactif Le signal de sortie du détecteur 42 a une réponse en fréquence qui correspond à un temps beaucoup plus court que le temps de réponse du signal

de découpage 32, ce qui fait que le signal de sortie de com-

mutation généré par le détecteur de seuil 42 est pratique-

ment en coïncidence dans le temps avec le signal de découpa-

ge Ce signal fait changer d'état l'élément de commutation Si Ainsi, la quasi-totalité des composantes de tension de haute fréquence du signal de luminance qui apparaissent depuis l'instant auquel le signal de découpage commence à

passer à l'état actif, à un seuil inférieur, jusqu'à l'ins-

tant auquel, à la fin du signal de découpage, le niveau de

tension de ce dernier passe à nouveau par ce seuil de ten-

sion inférieur, sont transmises par l'élément de commuta-

tion Si Il en résulte que les composantes de haute fréquen-

ce du signal de luminance qui apparaissent pendant la pério-

de de transition entre le seuil bas du signal de découpage et un seuil haut de ce signal sont transmises par l'élément

de commutation Si.

Le signal de sortie de commutation du détecteur de

seuil 42 est également appliqué sur l'entrée de positionne-

ment d'une bascule de polarité de chroma, 44 La bascule 44 change d'état et passe à l'état bas lorsque ce signal de sortie passe à l'état bas, du fait qu'elle ne change pas

d'état sous l'action du détecteur 42 jusqu'à la fin de l'im-

pulsion de signal de découpage La borne de restauration de la bascule de polarité de chroma, 44, est attaquée par un second détecteur de seuil 46 qui reçoit en entrée le même signal de découpage L'autre signal d'entrée appliqué au détecteur de seuil 46 est une référence de tension de niveau supérieur (Vref sup), dont le niveau est réglé juste au-dessous du niveau de bruit qui correspond au niveau de tension haut du signal de découpage 32 Ainsi, le signal de sortie du détecteur de seuil 46 est une impulsion dont le front avant apparait juste avant que le signal de découpage tel qu'il est amplifié par l'amplificateur 34, atteigne son niveau haut constant, et dont le front arrière apparaît

juste au moment o le niveau de tension du signal de décou-

page tombe à un niveau de seuil qui se trouve au-dessous de son niveau haut. Le signal de sortie à l'état haut du détecteur de seuil 46 est appliqué par un inverseur 47 à la bascule de polarité de chroma 44 pour restaurer la bascule 44 juste au moment o le signal de découpage achève sa transition vers un état actif Ainsi, le signal de sortie de la bascule 44 est à l'état haut jusqu'à ce que le signal de sortie du détecteur de seuil 46 passe à l'état haut et, ensuite, il demeure à l'état bas jusqu'à ce que le signal de sortie du

détecteur de seuil 42 passe à l'état bas, à la fin de l'in-

tervalle d'impulsion du signal de découpage.

Les composantes de haute fréquence du signal de luminance qui sont transmises par l'élément de commutation Si sont appliquées à un autre amplificateur à commande de gain, 50, dont le but est de maintenir la même amplitude de sortie pour les composantes de haute fréquence du signal de luminance et pour le signal de découpage qui apparaît en

sortie de l'amplificateur 34 Le signal de sortie de l'am-

plificateur 50 est appliqué tout d'abord à un limiteur 52 qui a pour fonction de générer un signal logique sous

l'effet des composantes de haute fréquence Le signal de sor-

tie du limiteur 52 est indéterminé, sauf lorsqu'il existe un signal de composante de haute fréquence A ce moment, le

limiteur 52 fournit en sortie soit une onde carrée qui pré-

sente tout d'abord un " 1 " puis un " O ", soit un " O " et

ensuite un " 1 ", en fonction de la polarité du signal de com-

posante de haute fréquence Le signal logique de sortie du limiteur 52 est appliqué à une porte OU-EXCLUSIF 54 dont

l'autre signal d'entrée est le signal de sortie de la bascu-

le de polarité de chroma, 44 La porte OU-EXCLUSIF 54 atta-

que l'entrée D d'une bascule d'inversion de luminance 56.

Ainsi, la porte OU-EXCLUSIF 54 constitue un moyen pour géné-

rer une impulsion à l'état haut si la polarité de la compo-

sante de haute fréquence présente un premier sens par rapport à la bascule 44, et le signal opposé si la polarité de la composante de haute fréquence est opposée par rapport à la

bascule 44 Du fait que le signal d'entrée de la porte OU-

EXCLUSIF 54, qui provient de la bascule 44, est dans un état différent selon qu'il s'agit d'une transition de front avant ou arrière du signal de découpage, ceci offre un moyen pour faire en sorte que la polarité de la composante

de haute fréquence se manifeste en sortie de la porte 54.

Le signal d'entrée d'horloge de la bascule d'in-

version de luminance 56 est généré par une seconde porte OU-EXCLUSIF, 58 dont les signaux d'entrée sont les signaux

qui proviennent de chacun des détecteurs de seuil 42 et 46.

Le signal de sortie de la porte OU-EXCLUSIF 58 est une impulsion qui présente un front montant au début de la période de transition de front avant ou de la période de transition de front arrière du signal de découpage 32 Par conséquent, l'état de sortie de la bascule d'inversion de

luminance 56 est mis à jour au début de chacun de ces inter-

valles de transition, en fonction de l'état présent du

signal de sortie de la porte OU-EXCLUSIF 54.

Le signal de sortie de la bascule 56 commande l'état d'un élément de commutation analogique 54 Les entrées commutables de l'élément de commutation 54 sont des versions de polarité opposée des signaux de composante de haute fréquence du signal de luminance Ces signaux sont générés respectivement par des amplificateurs inverseur et non inverseur, 60 et 62, qui sont attaqués par un second réseau de retard 64 Le réseau de retard 64 est un autre réseau de retard classique qui est nécessaire pour ajuster les signaux de composante de haute fréquence pour tenir compte des retards de traitement des circuits décrits ci-dessus, d'une manière similaire au retard qui a été

appliqué au signal de découpage par le réseau de retard 37.

Ainsi, le signal de sortie de l'élément de commutation 54

est une version de polarité positive ou de polarité négati-

ve de la composante de haute fréquence d'un signal de lumi-

nance existant à un instant donné, en fonction de l'état présent de la bascule d'inversion de luminance 56 Ainsi, lorsque le signal de sortie de la bascule de luminance 56 est à l'état haut, ceci correspond à un ordre de ne pas

inverser le signal de composante de haute fréquence qui exis-

te à cet instant, ce qui fait que le doigt de commutation de l'élément de commutation 54 est connecté à l'amplificateur non inverseur 62 Inversement, lorsque le signal de sortie de la bascule 56 est à -l'étatbas, ce qui indique que le signal de composante de haute fréquence doit être inversé, ceci fait en sorte que le doigt de commutation de l'élément de commutation 54 soit connecté à l'amplificateur inverseur 60. Les signaux de composante de haute fréquence qui apparaissent en sortie de l'élément de commutation 54 représentent ainsi directement la partie de haute fréquence des transitions du signal vidéo en couleur, en supposant que de telles transitions existent effectivement dans le signal de luminance En outre, les signaux qui sont émis par l'élément de commutation 54 ont maintenant une polarité

qui correspond à celle des transitions du signal de découpa-

ge Ainsi, lorsque ces signaux de composante de haute fré-

quence sont additionnés au signal de découpage, au moyen de l'additionneur 38, le signal résultant est un signal de découpage dont les fronts de transition avant et arrière sont représentatifs des transitions de haute fréquence du signal de luminance et non des transitions de fréquence

inférieure des signaux de chrominance.

Le signal de sortie de l'additionneur 38 est

appliqué à un amplificateur à limitation progressive 70.

L'amplificateur à limitation progressive 70 linéarise le signal de sortie de l'additionneur 38 et fait disparaître tout bruit de fréquence supérieure qui peut exister à ce moment sur ce signal Ainsi, les parties de transition du signal de découpage sont linéarisées par l'amplificateur à

limitation progressive 70, pour donner un signal de décou-

page à large bande dont les fronts de transition sont liné-

aires, ce qui permet d'effectuer une commutation linéaire

entre la scène de premier plan et la scène de fond.

Les moyens de commutation pour effectuer cette opération de commutation finale sont constitués par des amplificateurs vidéo de fondu-enchaîné classiques, 72, 74 et 76 Ces amplificateurs cnt respectivement pour fonction de commuter entre les signaux de luminance et de chrominance des scènes de premier plan et de fond, en fonction de l'état

présent du signal de découpage à bande augmentée qui pro-

vient de l'amplificateur 70 Les amplificateurs sont appelés amplificateurs de fondu-enchaîné, du fait qu'ils sont conçus pour réaliser une fermeture en fondu d'une scène et une ouverture en fondu d'une autre scène, à une vitesse définie

qui est proportionnelle à la pente linéarisée des transi-

tions du signal de découpage Ce fonctionnement minimise toute distorsion dans cette zone de transition qui, en l'absence de ces précautions, pourrait être visible dans le

signal de sortie vidéo.

Les signaux de chrominance de la scène de premier plan sont également coupés de préférence dès que le signal de découpage 32 commence à être généré, ce qui est indiqué

par le passage à l'état actif du signal de sortie du détec-

teur de seuil 42 Le détecteur de seuil 42 fait donc égale-

ment fonction d'élément de transmission sélective, pour

commander l'application des signaux de chrominance de pre-

mier plan aux amplificateurs de fondu-enchainé respectifs 74 et 76, seulement lorsque la couleur saturée n'est pas

* détectée par le générateur de signal de découpage 30.

L'avantage de cet élément de commutation consiste en ce qu'il élimine les composantes de chrominance de la couleur saturée avant que les amplificateurs de fondu-erchainé effectuent une fermeture en fondu sur ces signaux, ce qui évite l'apparition de franges de couleur qui apparaîtraient par ailleurs dans l'image vidéo de sortie au niveau du bord

de l'incrustation.

La figure 3 représente un diagramme séquentiel de l'appareil de la figure 2, décrit ci-dessus Pour la clarté, le fonctionnement du circuit est représenté avec un signal de luminance Ey qui varie entre trois niveaux de luminance correspondant aux couleurs magenta, rouge et bleu, et deux signaux de chrominance ER-Y et EBY, pris à titre d'exemple, qui apparaissent aux instants indiqués, en correspondance avec le signal de luminance On notera tout d'abord que les

pentes des transitions entre couleurs dans un signal de lumi-

nance correspondent à une variation beaucoup plus rapide que pour les transitions correspondantes des signaux de chromi-

nance à bande plus étroite, à cause de la plus grande lar-

geur de bande du signal de luminance Le signal de découpage 32 est généré, sur la représentation faite, sous l'effet de la détection d'une couleur bleue saturée dans les signaux de chrominance ER-y et EB Du bruit de haute fréquence est

courant sur ces signaux de découpage, comme il est représen-

té On a également représenté les seuils inférieur et supé-

rieur du signal de découpage 32 qui sont respectivement détectés par les détecteurs de seuil 42 et 46 Le signal de sortie du détecteur de seuil 42 et le signal de sortie du détecteur de seuil 46 sont représentés sous le signal de découpage 32, pris à titre d'exemple, et ils illustrent le fait que le signal de sortie du détecteur de seuil 42 demeure à l'état actif pendant pratiquement toute la durée du signal de découpage et se superpose pratiquement à ce signal, tandis que le signal de sortie du détecteur de seuil

46 n'est à l'état actif que pendant que le signal de décou-

page 32 est supérieur à son seuil supérieur On voit ensuite le signal de sortie du filtre passe-haut 40 qui correspond

aux composantes de haute fréquence des transitions de cou-

leur du signal de luminance Ey pris à titre d'exemple, ce signal de luminance correspondant à la courbe du haut sur

le diagramme séquentiel On voit ensuite le signal de chro-

minance ER y qui apparaît en sortie de l'élément de commuta-

tion 52 et le signal de chrominance EB y qui apparaît de façon correspondante en sortie de l'élément de commutation 53 On voit clairement que ces signaux de sortie passent à zéro lorsque le détecteur de seuil 42 est à l'état actif, ce qui minimise la formation de franges de couleur pendant le

passage à la scène de fond.

Le fonctionnement de la bascule de polarité de chroma 44 est représenté et il indique que cette bascule passe à l'état bas lorsque le signal de découpage dépasse pour la première fois le seuil supérieur, et Wle demeure à l'état bas jusqu'à ce que la transition de front arrière du signal de découpage 32 vienne de se terminer Le signal de sortie d'horloge de la porte OU-EXCLUSIF 58 est représenté, et le front montant de ce signal fait en sorte que la bascu-

le d'inverseur de luminance 56 mette à jour son état de sor-

tie présent en fonction de son entrée D Cette entrée D reçoit le signal de sortie de la porte OU-EXCLUSIF 54 On notera que le signal de sortie de la porte OU-EXCLUSIF 54

est indéterminé, sauf dans le cas o des transitions de com-

posante de haute fréquence sont détectées et o le détecteur

de seuil 42 est à l'état actif Ceci résulte du fonctionne-

ment représenté du limiteur 52 qui reçoit les composantes de haute fréquence qui sont émises par le filtre passe-haut 40 et qui génère un signal logique lorsque ces composantes sont présentes, et un signal de sortie indéterminé à tout autre moment. Le fonctionnement de l'élément de commutation 54

est représenté et il indique que la polarité de toute com-

posante de haute fréquence du signal de luminance peut être

inversée en fonction de l'état présent de la bascule d'in-

verseur de luminance 56, de telle façon que les composantes de haute fréquence prennent une polarité qui coïncide avec la polarité des transitions dans le signal de découpage Le signal de sortie de l'additionneur 38 est représenté et

montre un exemple de somme des composantes de haute fréquen-

ce du signal de luminance et du signal de découpage d'origi-

ne, ayant une plus faible largeur de bande Enfin, le dia-

gramme représente le signal de sortie de commutation du limiteur progressif 70 Les fronts de transition du signal de découpage étant maintenant linéarisés, comme on le voit,

la vitesse de transition du signal de découpage a été nota-

blement améliorée, jusqu'à être pratiquement égale à la

réponse en fréquence à large bande du signal de luminance.

On voit donc clairement que ces fronts de transi-

tion plus rapides permettent d'effectuer des incrustations en télévision en couleur avec une largeur de bande des signaux de chrominance qui conduirait par ailleurs à des résultats non satisfaisants pour de telles incrustations, comme c'est le cas pour les incrustations en postréalisation, o les signaux de chrominance ont été enregistrés sur une bande vidéo ou ont été soumis à une réduction de largeur de bande d'une autre manière, par rapport aux signaux de lumi-

nance correspondants.

La figure 4 représente un générateur de signal de découpage 100 basé sur le contenu chromatique, qu'on peut

utiliser pour le générateur de signal de découpage 30 con-

forme à l'invention Comme mentionné ci-dessus, les avanta-

ges d'un générateur de signal de découpage basé sur le con-

tenu chromatique consistent en ce que l'effet de variations de l'éclairage du fond en couleur saturé est notablement réduit Il en résulte qu'on évite ainsi un découpage erroné

dans les parties de scène du signal et l'absence de découpa-

ge approprié dans le fond du signal Le problème qui se pose

avec les appareils d'incrustation pour télévision en cou-

leur de l'art antérieur consiste en ce que les signaux de chrominance dépendent non seulement de la teinte et de la

saturation d'une couleur, mais également de sa luminance.

Ainsi, toute variation de la luminance du fond peut affec-

ter le découpage Pour éviter la nécessité de définir l'éclairage de la scène avec un soin extrême, on désire que le découpage pour l'incrustation soit défini à partir d'un

signal de chrominance indépendant de la luminance, c'est-à-

dire qu'on emploie des moyens de génération de signal basés

sur le contenu chromatique.

Conformément à la description faite dans l'article

"A Chroma-key System Insensitive to Variations of the BackgroundIllumination", par J Davidse et R P Koppe,

SMPTE Journal, Vol 86, 19 mars 1977, page 140, on peut réa-

liser un tel générateur basé sur le contenu chromatique, en mettant en oeuvre l'équation suivante: (ERY) sino% + (EBY) cos d a C Ey Le schéma synoptique de la figure 4 représente un

générateur de signal de découpage pour un appareil d'incrus-

tation en télévision en couleur qui fonctionne sur le prin-

cipe ci-dessus Une tension VREF est appliquée à l'un des comparateurs pour définir un niveau minimal régi par le niveau de bruit des signaux des caméras Ce comparateur évite que le bruit ne génère un signal de découpage dans une partie sombre de la scène Ainsi, ce comparateur bloque la génération d'un signal de découpage si la luminance est

inférieure à une valeur de seuil prédéterminée.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté,

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Générateur de signal de découpage à large bande

pour la réalisation d'incrustations dans un système de télé-

vision ayant un signal vidéo qui comprend un signal de lumi-

nance à large bande et des signaux de chrominance à bande plus étroite, caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens ( 30) destinés à générer un signal de découpage à bande étroite à partir des signaux de chrominance; des moyens

( 40, 50, 51, 54, 58, 56, 64, 60, 62, 54, 42, 46, 44) desti-

nés à générer des composantes de haute fréquence du signal de luminance qui correspondent aux transitions du signal de

découpage à bande étroite; et des moyens ( 38) qui fonc-

tionnent sous la dépendance des moyens de génération de composantes de haute fréquence du signal de luminance, de façon à additionner ces composantes au signal de découpage

à bande étroite.

2 Générateur de signal de découpage à large bande

pour la réalisation d'incrustations dans un système de télé-

vision ayant un signal vidéo qui comprend des signaux de luminance à large bande et des signaux de chrominance à bande plus étroite, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 30) destinés à générer un signal de découpage à bande étroite à partir des signaux de chrominance; des

moyens destinés à générer des composantes de haute fréquen-

ce du signal de luminance qui correspondent aux transitions

du signal de découpage à bande étroite, ces moyens compre-

nant des moyens ( 42, 46, 44, 40, Si, 54, 58) qui sont des-

tinés à comparer la polarité des composantes de haute fré-

quence avec les transitions correspondantes du signal de découpage, et des moyens ( 56, 60, 62, 54) qui sont destinés à inverser ces composantes de haute fréquence qui ont une polarité opposée aux transitions correspondantes du signal de découpage; et des moyens ( 38) qui fonctionnent sous la dépendance des moyens de génération de composantes de haute fréquence du signal de luminance, de façon à additionner ces composantes au signal de découpage à bande étroite,

pour générer ainsi un signal de découpage à large bande.

3 Générateur de signal de découpage à large bande pour la réalisation d'incrustations, dans un système de télévision comportant un premier signal vidéo qui représente une scène de premier plan et un second signal vidéo qui représente une scène de fond, ce signal de découpage à large

bande étant généré à partir de signaux de chrominance à ban-

de étroite qui appartiennent au premier signal vidéo, et ce signal de découpage commandant la commutation entre la scène de premier plan et la scène de fond, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 30) destinés à générer un signal de découpage à bande étroite à partir des signaux de chrominance obtenus à partir du premier signal vidéo des moyens destinés à générer à partir du premier signal

vidéo des composantes de haute fréquence du signal de lumi-

nance qui correspondent aux transitions du signal de décou-

page à bande étroite, ces moyens comprenant des moyens ( 42, 46, 44, 40, Si, 54, 58) qui sont destinés à comparer la polarité des composantes de haute fréquence avec les transitions correspondantes du signal de découpage, et des moyens ( 56, 60, 62, 54) qui sont destinés à inverser celles

de ces composantes qui ont une polarité opposée aux tran-

sitions correspondantes du signal de découpage; des moyens ( 38) qui réagissent aux moyens de génération de composantes

de haute fréquence du signal de luminance, de façon à addi-

tionner ces composantes de haute fréquence au signal de

découpage à bande étroite, pour générer un signal de décou-

page à large bande; et des moyens ( 70, 72, 74, 76) destinés à commutex entre la scène de premier plan et la scène de

fond en fonction du signal de découpage à large bande.

4 Générateur selon l'une quelconque des revendi-

cations 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens ( 30) des-

tinés à générer le signal de découpage à bande étroite sont constitués par des moyens ( 100) qui génèrent un signal de

découpage basé sur le contenu chromatique qui est pratique-

ment indépendant des variations d'éclairage qui se manifes-

tent dans le signal de luminance.

Générateur selon l'une quelconque des revendi-

cations 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de compa-

raison de polarité comprennent: un détecteur de seuil bas ( 42) destiné à détecter le moment auquel le niveau du signal de découpage à bande étroite dépasse un niveau de référence de tension inférieur prédéterminé; un détecteur de seuil haut ( 46) qui détecte le moment auquel le niveau du signal de découpage à bande étroite dépasse un niveau de référence de tension supérieur prédéterminé; une bascule de polarité ( 44) qui commute vers un premier état lorsque le détecteur de seuil supérieur détecte que le signal de découpage dépasse la référence de tension supérieure, et qui commute vers un second état lorsque le détecteur de seuil inférieur

détecte que le signal de découpage ne dépasse pas la réfé-

rence de tension inférieure; un filtre passe-haut ( 40) qui

donne les composantes de haute fréquence du signal de lumi-

nance; un élément de commutation (Si) qui réagit au détec-

teur de seuil bas de façon à présenter en sortie les compo-

santes de haute fréquence qui apparaissent pendant que le

signal de découpage dépasse la tension de référence infé-

rieure; et des moyens ( 54) qui réagissent à l'état présent de la bascule de polarité en présentant en sortie un niveau logique qui est fonction de la polarité des composantes de haute fréquence par rapport à l'état présent de la bascule

de polarité.

6 Générateur selon l'une quelconque des revendi-

cations 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'inversion comprennent: une bascule d'inverseur de luminance ( 56) qui réagit aux moyens de comparaison de polarité pendant la période de transition du signal de découpage, de façon à présenter en sortie un signal d'ordre d'inversion lorsque la polarité d'une composante de haute fréquence est opposée à la polarité de la transition correspondante du signal de découpage; des moyens ( 60) qui inversent chaque composante de haute fréquence; et un élément de commutation ( 54) qui réagit au signal d'ordre en bloquant la composante de haute fréquence et en transmettant la composante de haute fréquence inversée.

7 Générateur selon l'une quelconque des revendi-

cations 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens qui génèrent les composantes de haute fréquence du sigral de luminance comprennent en outre un élément de retard ( 64) destiné à faire en sorte que ces composantes de haute fréquence et le

signal de découpage à bande étroite soient appliqués prati-

quement simultanément aux moyens d'addition ( 38). 8 Générateur selon la revendication 3, caractérisé

en ce que les moyens de commutation comprennent un détec-

teur de seuil ( 42) qui détecte le moment auquel le niveau du signal de découpage à bande étroite dépasse un niveau de

référence de tension prédéterminé; et des éléments de com-

mutation ( 52, 53) qui réagissent au détecteur de seuil de façon à bloquer les signaux de chrominance de la scène de

premier plan lorsque le signal de découpage dépasse la réfé-

rence de tension.

9 Générateur selon la revendication 3, caractérisé

en ce que les moyens de commutation comprennent des amplifi-

cateurs de fondu-enchainé ( 72, 74, 76) destinés à produire une transition de commutation linéaire entre les signaux vidéo qui correspondent respectivement à la scène de premier

plan et à la scène de fond, et cette transition est propor-

tionnelle à la pente de transition du signal de découpage à

large bande.