FR2532131A1 - Filtres a reponse impulsionnelle limitee pour la demodulation et la decimation de signaux de chrominance de television - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN FILTRE A REPONSE IMPULSIONNELLE LIMITEE POUR DES DONNEES ECHANTILLONNEES AFIN DE PRODUIRE UN SIGNAL FILTRE DE SORTIE QUI EST UNE SEQUENCE DECIMEE DES SEQUENCES DE SIGNAUX D'ENTREE IMBRIQUEES. SELON L'INVENTION, IL COMPREND DES REGISTRES A DECALAGEA, B, C PARMI LESQUELS TOUS LES ECHANTILLONS D'ENTREE IMBRIQUES SONT DIRIGES PAR UN CIRCUIT DEMODULE DEMUX; DES CIRCUITS DE PONDERATIONK-K SONT COUPLES PAR DES MOYENS RESPECTIFS AUX PRISES DE SORTIE DES REGISTRES POUR PONDERER LES ECHANTILLONS A CES PRISES; LES ECHANTILLONS PONDERES SONT ADDITIONNES DANS UN CIRCUIT ADDITIONNEUR POUR PRODUIRE DES ECHANTILLONS FILTRES DE SORTIE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA TELEVISION EN COULEURS.

Description

La présente invention se rapporte à des filtres de données échantillonnées

et en particulier à des filtres de données échantillonnées qui fonctionnent sur des séquences de signaux de données échantillonnées composées de séquences d'échantillons imbriqués se présentant régulièrement pour produire des répliques filtrées d'échantillons particuliers parmi ceux se présentant

régulièrement dans chaque séquence.

Par exemple, un signal vidéo composite de télé-

vision, échantillonné à quatre fois la fréquence de sous-porteuse couleur, avec l'horloge d'échantillonnage phasée le long des axes I et Q du signal de couleur, produit une séquence d'échantillons imbriqués en rapport de couleur In' Qn 'In' 51 ' In+ 1 ' Qn+ 11 In+ 1 ' et autres La présente invention concerne un filtre du-type

produisant des répliques filtrées uniquement des échantil-

lons positifs I et Q en formant les sommes pondérées des combinaisons des séquences des échantillons d'entrée tout en accomplissant tout le calcul interne seulement

à la moitié de la fréquence de l'échantillon d'entrée.

L'invention sera décrite en termes du traitement de signaux vidéo de télévision en couleurs,'mais on comprendra que son application n'est pas limitée à cet usage, mais s'applique plutôt en général au filtragedes signaux de données d'échantillons o l'on souhaite obtenir

des échantillons filtrés seulement d'échantillons parti-

culiers dans une séquence d'échantillons d'entrée Pour la facilité, le dispositif sera décrit en termes du traitement

de signaux numériques mais les principes révélés s'appli-

quent à des signaux de données échantillonnées sous forme

analogique ou numérique.

Quand un signal vidéo analogique doit être traité numériquement dans un téléviseur, il est nécessaire de

coder d'abord numériquement le signal vidéo dans un con-

vertisseur analogique-numérique Le convertisseur analogique-numérique échantillonne le signal vidéo selon le critère de Nyquist à une fréquence qui est généralement en rapport avec la fréquence de sous-porteuse couleur

(comme trois fois ou quatre fois la fréquence de sous-

porteuse couleur) Si un signal vidéo NTSC est échantillonné à une fréquence de quatre fois la sous-porteuse couleur ( 4 fs), les échantillons du signal se composent de sommes et différences des signaux de l'information de luminance et de chrominance Plus particulièrement si la phase de l'échantillonnage coïncide avec l'axe de O du signal de salve de chrominance, la partie de chrominance des échantillons se présente à la séquence -(B-Y), (R-Y), (B-Y) et -(R-Y) Si la phase d'échantillonnage coïncide avec l'axe I du signal de salve de couleur ( 570), alors les échantillons de chrominance se présentent à la séquence

I, Q, -I et -Q Après codage numérique, l'information de-

luminance et de chrominance peut être séparée par filtrage en peigne ou filtrage horizontal pour produire une séquence-d'échantillon du signal de luminance et une séquence d'échantillon du signal de mélange de couleurs, ce dernier étant soit sous la forme -(B-Y), (R-Y) ou la forme I, Q En ce point, les deux signaux se présentent usuellement à la fréquence du signal d'échantillonnage utilisée par le convertisseur numérique- analogique Tandis que la haute fréquence d'échantillonnage doit généralement être maintenue dans le canal de luminance, les signaux de couleur à plus faible largeur de bande peuvent avoir leur fréquence d'échantillonnage diminuée selon le critère de Nyquist. Les séquences du signal de mélange de couleur décrites ci-dessus pour la fréquence d'échantillonnage de 4 f, sont modulées à la fréquence de sous-porteuse couleur, chaque échantillon du signal étant une pièce unique de l'information de chrominance En conséquence, une démodulation peut être accomplie en choisissant des échantillons alternés aux deux sorties à une fréquence de deux fois la sous-porteuse couleur Polur des signaux de couleur de la forme -(B-Y), (R-Y), les deux séquences du signal couleur démodulées sont -(B-Y), (B-Y), -(B-Y), et (R-Y), -(R-Y),(R-Y) -(R-Y), les deux à une fréquence qui est le double de la fréquence de sous-porteuse couleur ( 2 fsc) De même, pour des signaux de couleur de la forme I, Q, les séquences du signal couleur démodulée sont I, -I, I, -I et Q, -Q, Q, - Q également à la fréquence de

2 fsc.

Dans le système NTSC, les signaux de mélange de couleur occupent couramment des largeurs de bande de O 0,5 M Hz pour les signaux (B-Y), (RY) et Q et 0 1,5 M Hz pour le signal I En conséquence, un échantillonnage à des fréquences de 2 fsc est excessif en comparaison aux fréquences d'échantillonnage de Nyquist associées à ces largeurs de bande, et comprend de façon non souhaitable

du bruit à haute fréquence dans les signaux de couleur.

Cependant, comme les signaux I et Q sont en relation mutuele et que le signal vidéo peut avoir subi une distorsion non linéaire dans le processus de transmission, il est préférable d'accomplir un filtrage du signal avant démodulation afin de produire des répliques filtrées plus précises des échantillons d'entrée En d'autres termes, tous les échantillons de signaux doivent être disponibles pour un processus de filtrage des échantillons I et Q

ou (B-Y) et (R-Y).

Les signaux I et Q pris dans une seule période de sous-porteuse contiennent généralement respectivement la même information de scène Ainsi, pour reconstruire le signal de couleur, seules les composantes +I et +Q sont requises Un procédé pour réduire la fréquence d'échantillonnage et démoduler les signaux I et Q consiste

à filtrerle signal vidéo composite à quatre fois la fré-

quence de sous-porteuse puis à "décimer" la séquence des échantillons filtrés Cela est accompli en démultiplexant la sortie du filtre en n'appliquant que les échantillons filtrés +Q au canal de traitement de Q et les échantillons filtrés + 1 au canal de traitement de I o les signaux

I et Q sont à la bande de base.

Un filtre de données échantillonnées FIR typique (à réponse impulsionnelle limitée) comprend un registre à décalage de signaux ayant une multiplicité de prises de sortie o sont appliqués, en succession, les échantillons

d'entrée à quatre fois la fréquence de sous-porteuse.

Un circuit de pondération est couplé à chaque prise pour pondérer l'échantillon couramment disponible à la prise respective selon la fonction souhaitée du filtre Les échantillons pondérés de toutes les prises sont alors additionnés par des circuits additionnels pour produire des échantillons respectifs de sortie à quatre fois la fréquence de sousporteuse Dans le système NTSC, une fréquence d'échantillonnage à quatre lois la fréquence de sous-porteuse dépasse 14 M Hz Ainsi, le registre à décalage doit pouvoir déclencher à des-vitesses supérieures à 14 M Hz et les fonctions combinées de pondération et d'addition doivent être accomplies sur chaque échantillon en moins de 70 nanosecondes Si les échantillons du signal sont des échantillons de 8 bits, cette limite de temps impose des contraintes sévères de conception sur le système de filtrage, en particulier si l'on souhaite réaliser

le dispositif sous forme de circuit intégré.

La présente invention est un filtre de-données échantillonnées pour le traitement de séquences d'échantillons de signaux en rapport régulièrement récurrents et pour produire une réplique décimée du courant d'échantillons d'entrée à une fréquence de l'échantillon réduite par rapport à la fréquence de l'échantillon d'entrée Le filtre reçoit tous les échantillons de signaux appliqués à son entrée à la fréquence des échantillons d'entrée mais il accomplit des manipulations requises de calcul pour le

filtrage à une fréquence réduite pour alléger les contrain-

tes de conception des circuits de filtrage calculants.

Dans un filtre selon la présente invention, il y a un certain nombre de registres à décalage auxquels sont appliqués tous les échantillons de signaux récurrents en

rapport, par un circuit démodulant Des circuits de pondé-

ration sont couplés par des moyens respectifs à des prises de sortie sur les registres pour pondérer les échantillons aux prises respectives Les échantillons pondérés sont additionnés dans un circuit additionnel pour produire

des échantillons filtrés de sortie.

Dans un mode de réalisation, le filtre comprend' R registres à décalage en parallèles o R est égal-au nombre d'échantillons dans les séquences récurrentes ou en est un sous multiple Un démultiplexeur applique les échantillons du signal d'entrée à des registres respectifs parmi les R registres dans une séquence qui permet aux registres d'être déclenchés à 1/R la fréquence des échantillons d'entrée Les circuits de pondération des

échantillons du signal sont couplés aux prises de sortie-

sur des étages particuliers des R registres O Un circuit d'addition ajoute les échantillons pondérés des circuits de pondération tous les R échantillons d'entrée, au filtre,

pour produire les échantillons filtrés de sortie se pré-

sentant à une fréquence égale à 1/R la fréquence des

échantillons d'entrée.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts,

caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparal-

tront plus clairement au cours de la description explicati-

ve qui va suivre faite en référence aux dessins schémati-

ques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: les figures 1 et 2 donnent des schémas blocs de parties de circuits de traitement numérique de télévision montrant deux applications du filtre FIR selon l'invention; la figure 3 donne un schéma bloc d'une conception d'un filtre passe-bande FIR conventionnel; la figure 4 donne un schéma bloc d'un filtre passe- bande FIR à registres en parallèle selon la présente invention, lequel filtre va de pair avec la fonction de transfert de décimation du filtre de la figure 3; la figure 5 est un schéma de forme d'onde de

signaux de déclenchement ou d'horloge pour le fonctionne-

ment des circuits de filtrage des figures 3 et 4; la figure 6 montre des tableaux des états des étages des registres à décalage des filtres des figures 3 et 4; la figure 7 donne un schéma bloc indiquant la conversion plus générale d'un dcrcuit de filtrage à un seul registre en un circuit de filtrage à registres en parallèle;et les figures 8 a et 8 b sont des représentations schématiques d'un autre filtre passe-bande FIR de conception conventionnelle avec filtre passe-bande à registres en parallèle ayant une fonction semblable de transfert,

ce dernier filtre étant selon l'invention.

Les figures 1 et 2 illustrent deux applications particulières pour des filtres du type révélé ici, les deux applications étant dans un téléviseur La figure 1 donne un schéma bloc d'un agencement pour séparer les signaux de luminance (luma) et de chrominance (chroma) d'un signal vidéo composite qui est converti en un format numérique Sur la figure 1, le signal vidéo analogique composite sur bande de base est appliqué à un convertisseur analogique/numérique (A/D) 11 qui module, par impulsions codées (PCM) le signal par exemple, en échantillons de 8 bits Les échantillons sont produits à une fréquence de quatre fois la fréquence de sous-porteuse couleur ( 4 f) Les échantillons numériques sont appliqués à un filtre en peigne 12 qui sépare les composantes de luminance (Y) et de chrominance (C) du signal vidéo PCM composite produisant des sgnaux Y et C à une fréquence d'échantillons de 4 fs Typiquement, le signal de chrominance filtré en peigne comprend une information résiduelle de luminance à des fréquences en dessous de la bande passante normale de la plage des signaux de chrominance Ceux qui sont compétents en l'art du traitement des signaux de télévision savent bien faire passer le signal de chrominance filtré en peigne dans un filtre passe-bas pour extraire la luminance résiduelle puis l'ajouter ( 16) au signal Y afin d'améliorer le détail vertical Le signal résultant de luminance est alors appliqué à un circuit de mélange de couleur 18 Le signal de chrominance à la sortie du filtre en peigne 12 est également filtré dans un filtre passe-bande ( 14) pour en éliminer la luminance résiduelle et est également appliqué au circuit de mélange de couleur 18 o il est combiné au signai de luminance pour produire des signaux du rouge, du vert et du bleu pour attaquer le tube-image du téléviseur Entre les circuits de filtrage

et la matrice 18, les signaux de luminance et de-chromi-

nance peuvent subir un plus ample traitement pour améliorer les signaux séparés Ce plus ample traitement est indiqué par l'interruption 17 dans les lignes de signaux Le signal de chrominance de données échantillonnées à 4 fsc sortant du filtre en peigne 12 comprend plus d'informations que ce qui est nécessaire pour reproduire le signal de chrominance Ainsi, le filtre passe-bas 13 et le filtre passe-bande sont agencés selon la présente invention pour décimer le signal de données échantillonnées 4 fsc et filtrer le signal à une fréquence de 2 fsc, afin de réduire ainsi les conditions de vitesse de calcul ainsi que la complexité des filtres Le signal de chrominance de données échantillonnées à 2 fsc ayant passé par le filtre passe-bas est interpoléen 515)pour produire un signal de données échantillonnées et filtrées dans le filtre passe-bas à 4 f Sc avant addition (en 16) au signal de luminance. Sur la figure 2, un filtre passe-bande FIR 22 conçu selon la présente invention est incorporé dans un

circuit de filtrage en peigne 20 de signaux vidéo composites.

Dans cet agencement, le signal vidéo composite analogique sur bande de base est modulé par impulsions codées par le convertisseur analogique/numérique 21 à une fréquence d'échantillonnage de 4 fsco Le signal vidéo PCM composite

est filtré par un filtre passe-bande ( 22) pour extraire -

le spectre des fréquences du signal comprenant les composantes de chrominance Le signal ayant passé par le filtre passe-bande est filtré en peigne ( 23) pour en éliminer le signal de luminance à haute fréquence, afin de produire un signal net de chrominance C' Le signal de chrominance filtré en peigne C' est soustrait ( 25) du signal vidéo composite PM poroe produire un signal de luminance Y qui est efficacement filtré en peigne pour le débarrasser de la composante de chrominance dans la bande des fréquences du filtre passe-bande 22 Le signal de

luminance filtré en peigne à la sortie du moyen de sous-

traction 25 et le signal de chrominance filtré en peigne (I et Q) à la sortie du filtre en peigne 23 sont appliqués à un circuit de mélange de couleur 27 o ils sent combinés pour produire des signaux du rouge, du vert et du bleu pour attaquer le tube-image du récepteur Comme sur la figure 1, les signaux de chrominance (I et Q) et de luminance peuvent subir un plus ample traitement ( 26) entre le circuit de filtrage 20 et la matrice 27 Par exemple les signaux PCM de luminance et de cirominance peuvent être reconvertis à leur forme-analogique avant mélange. Comme il est inutile de traiter les signaux PCA

de chrominance à la fréquence de-4 fsc, le filtre passe-

bande 22 est un filtre de décimation qui fonctionne à tme fréquence de 2 fsc pour produire des signaux PCM ayant passé par le filtre passe-bande, à une fréquence de données échantillonnées de 2 fsc La réduction de la fréquence de données réduit la complexité de conception du filtre passebande 22 et du filtre en peigne 23, les rendant tous

deux plus faciles à réaliser sous une forme intégrée.

Il faut cependant noter que, comme la sortie du filtre en peigne 23 est à la fréquence d'échantillons de 2 fsc, il faut interpoler en ( 24)pour produire un PCM à 4 fsc pour une soustraction du signal vidéo composite échantillonné

à la fréquence de 4 fsco.

La figure 3 est un filtre de données échantillonnées à bande passante conventionnel pour ne laisser passer que le spectre des fréquences de chromin-ance d 2 un signal vidéo composite, par exemple, d un signal de chromianeoe filtré en peigne se présentant à une fréquence d'échantillons de 4 fsc Les conditions de pondération dans cet exemple Sc ont été choisies selon un téléviseur ayant une réponse

en fréquence plate de l'étage à fréquence intermédiaire.

Le filtre passe-bande comprend un registre à décala- ge 30 à 21 étages ayant des prises de sortie aux premier, cinquième, neuvième, onzième, treizième, dixseptième et vingt et unième étages Chacun des étages de registre est supposé avoir une capacité suffisante pour contenir tous les bits des échantillons Le registre est déclenché à une fréquence de 4 fsc pour décaler séquentiellement les échantillons de chrominance d'entrée de l'étage 1 à

l'étage 21 o Les circuits de pondération C 1-C 7 sont cou-

plés respectivement aux prises 1, 5, 9, 11, 13, 17 et 21.

Les circuits de pondération pondèrent chaque échantillon qui se présentent aux prises respectives Les échantillons pondérés à la sortie des circuit de pondération Cl-C 7 sont appliqués à un circuit d'addition 31, qui peut être un additionneurarborescent, qui additionne les échantillons pondérés Une somme pondérée est produite à la borne de sortie 32 du circuit d'addition pour chaque échantillon d'entrée Un circuit de verrouillage 33 relié à la sortie est déclenché à une fréquence de 2 fsc décime les échantillons filtrés de sortie à 4 fsc pour produire un signal Efltré Sc

à une fréquence d'échantillons de 2 fsc.

On notera facilement que cette considération, pour une fréquence des échantillons du signal d'entrée de 4 fsc ( 14,3181818 M Hz pour des signaux vidéo NTSC), les circuits de pondération doivent traiter chaque échantillon -à moins de 70 nanosecondes et le circuit d'addition doit

produire les sommes de sortie à moins de 70 nanosecondes.

L'agencement de filtrage de la figure 4 qui est un mode de réalisation de la présente invention accomplit la fonction du circuit de la figure 3 tout en diminuant à la fois les conditions de vitesse des éléments de calcul (circuits de pondération et d'addition) et la fréquence de déclenchement des registres à décalageo Sur la figure 4, des échantillons du signal d'entrée à filtrer sont appliqués à la borne d'entrée 59 Des échantillons imbriqués du signal d'entrée sont démultiplexés dans les circuits 60 et 61 pour appliquer des échantillons d'entrée choisis à un registre "Aàl'40 et un registre "B " 41 Dans cet exemple, les échantillons d'entrée +I et +Q sont appliqués au registre 40 et les échantillons -I et -Q sont appliqués au registre 41 Comme la moitié des échantillons d'entrée est appliquée à chaque registre, les deux registres doivent simplement fonctionner à la moitié de la

fréquence de l'échantillon d'entrée.

Les circuits de pondération C 1-C 7, ayant les mêmes valeurs de coefficient que les circuits de pondération Cl-C 7 de la figure 3, sont couplés aux prises de sortie

des registres A et B dans un agencement tel qu'ils.

pondèrent simultanément les échantillons à la même séquence que les circuits Cl-C 7 de la figure 3 par rapport à la production d'échantillons filtrés +I et +Q Cependant, les circuits de pondération de la figure 4 ne pondèrent pas les combinaisons des échantillons d'entrée nécessaires pour

calculer les échantillons filtrés -I et -Q.

Ainsi, les circuits de pondération de la figure 4 fonctionnent à la moitié de la vitesse des circuits de pondération de la figure 3 Les échantillons pondérés des circuits de pondération C 1-C 7 de la figure 4 sont simultanément appliqués au circuit additionneur 42 qui

produit, à sa sortie, des sommes à la connexion 53 qui.

sont les répliques filtrées des échantillons d'entrée +I et +Q à une fréquence de 2 fsc' Dans le circuit de la figure 4, on suppose que les éléments du circuit des démultiplexeurs 60 et 61, des étages Ai et Bi du registre à décalage, des circuits de pondération C 1-C 7 et de l'additionneur 42 ont tous unecapacité suffisante pour traiter tous les bits des échantillons en format de bits en parallèle On doit cependant noter qu'un agencement correspondant peut être construit pour traiter les bits des échantillons en série à la condition que les circuits fonctionnent à S fois la vitesse, S étant le nombre de

bits dans un échantillon.

Le fonctionnement du filtre de la figure 4 sera décrit à l'aide des formes d'ondes de déclenchement de la figure 5 La figure 5 a montre la séquence des échantillons d'entrée On peut reconnaître que les paires de signaux +I et +Q et -I et -Q sont imbriquées en séquence se présentant régulièrement La figure 5 b est une forme d'onde pulsée à une fréquence de 4 fsc et synchronisée sur les échantillons d'entrée Les figures 5 c et 5 d sont des formes d'ondes de déclenchement ayant des impulsions se présentant aux fréquences de 2 fsc et f sc respectivement, et elles peuvent êtrè produites en divisant le signal d'horloge de la figure 5 b à 4 fsc Les figures 5 e et 5 f sont des signaux d'horloge respectivement temporisés pour se produire lorsque les échantillons +Q et -Q sont présents à la borne d'entrée du filtre et ils snnt produits par les portes ET 55 et 56 de la figure 4 à la façon conventionnelle en utilisant des combinaisons appropriées des signaux d'horloge fsc, 2 fscet 4 fsc Il faut noter que les signaux désignés avec une barre, comme Y, sont les compléments des signaux respectifs La figure 5 g montre le signal qui est produit par la porte ET 51 de la figure 4 pour décaler simultanément les échantillons dans les registres A et B. Le signal d'horloge à 4 fsc peut être produit en appliquant la salve de chrominance à une première boucle verrouillée en phase pour produire un signal à fsc verrouillé en phase sur le signal de chrominance Ce signal fsc est appliqué à une seconde boucle verrouillée en phase ayant un oscillant à 4 f Sc pour produire un signal d'horloge à 4 fsc verrouillé en phase avec le signal Sc' Au temps tl, un échantillon +I 1 est présent à l'entrée 590 Le signal d'horloge fsc valide la porte ET 44 pour laisser passer l'échantillon +I 1 à l'entrée du registre A par la porte OU 43 Cet échantillon est introduit dans l'étage AI par le signal d'horloge 552 sur,

2532131 '

la ligne 52 Au temps t 2, un échantillon +Q arrive à l'entrée 59 et il est introduit dans le verrouillage 46 par le signal d'horloge QCL au temps t 3 Au temps t 4, le signal d'horloge fsc passe à 1 'état haut validant la porte ET 45 pour laisser passer l'échantillon +Q 1 verrouillé à l'étage A 1 par la porte OU 43 (le signal

d'horloge fsc passe à l'état bas, inhibant la porte ET 44).

Simultanément, au temps t 4, un échantillon -I 1 arrive à l'entrée 59 Le signal d'horloge fsc valide la porte ET 49 pour qublle laisse passer l'échantillon -I 1 vers l'entrée du registre B par la porte OU 50 Au temps t 5, le signal d'horloge 552 décale l'échantillon +Q 1 dans l'étage A 1 et l'échantillon -1 i dans l'étage Bl Pendant cette opération, l'échantillon + 11 est décalé dans le

registre A vers l'étage A 2.

Au temps t 6, un échantillon -Q arrive à l'entrée 59 et il est introduit dans le verrouillage 47 par le signal d'horloge O QCL au temps t 7 Au temps te, le signal d'horloge fsc passe à l'état haut validant la porte ET 44 pour laisser passer l'échantillon +I 1 alors présent dans le registre A Au temps t 9, le signal d'horloge 552 charge l'échantillon verrouillé -Q 1 dans l'étage Bl du registre B et l'échantillon + 12 dans l'étage A 1 du registre A Les échantillons +I 1 et +Q 1 sont simultanément décalés dans les étages A 3 et A 2 respectivement et l' échantillon -I 1 est simultanéement décale dans 1 ' étage

B 2 du registre Ce processus continu pour charger successi-

vement les échantillons + 1 et +Q dans le registre A et les échantillons I et -Q dans le registre B Au bout de 21 cycles du signal d'horloge à 4 fsc, les registres A et B contiennent des échantillors +I 1 a +I 6 dans l'ordre

illustré sur la figure 6 b.

Sur la figure 6 b, les colonnes désignent les étages du registre B 1-B 6 et AI-All Les rangées sont les états des registres en des temps successifs du signeal d'horloge a 4 fsc, T 1 étant le temps au bourt de 21 cyclcs à 4 fsó T 2 au bout de 22 -ycles, T 3 au bout de 23 cycles etc Les triangles désignés par C 1-C 7, associés à des colonnes particulières, indiquent que le coefficient de pondération numéroté particulier est appliqué à une prise de sortie

de cet étage.

La figure 6 a montre un diagramme de l'état du registre du filtre de la figure 3 ayant les étages de registre D 1-D 21 Le registre de la figure 3 reçoit'en succession tous les échantillons appliqués à son entrée, Ainsi, au temps T 1 au bout de 21 cycles d'horloge à 4 fsc, les étages D 21-D 1 sont chargés en succession des échantillons +I 1, +Q 1 -I 1 ' -Q 1 ' +I 60 Un échantillon filtré +I'n est ainsi défini comme étant celui qui se présente quand-un échantillon +In est dans l'étage de registre D 1 et un échantillon filtré +Q'n comme celui qui se présente quand un échantillon + N est dans l'étage de registre D 1 On peut voir que l'échantillon filtré I'6 est égal à la somme des échantillon pondérés C 1 (+I 6), C 2 (+I 5), C 3 (+I 4), C 4 (-I 3), C 5 (+I 3), C 6 (+I 2) et C 7 (+I 1) se présentant au temps T 1 L'échantillon filtré +Q'6 est la somme des échantillons pondérés C 1 (+Q 6), C 2 (+Q 5), C 3 (+Q 4), C 4 (-Q 3), C 5 (+Q 3), C 6 (+Q 2) et C 7 (+Q 1) qui se présentent au temps T 2 'De même, les échantillons filtrés -I'n et -Q' sont produits pendant les temps T 3 et T 4 respectivement Comme on souhaite décimer la séquence filtrée de sortie en choisissant uniquement les échantillons filtrés +I 'net +Q'n, ces échantillons filtrés doivent être verrouillés et étendus, dans le temps,

pour comprendre les temps T 3 et T 4.

Pour établir que le filtre de la figure 4 va de pair avec la sortie filtrée décimée de la figure 3, il est seulement nécessaire d'examiner les états de la figure 6 b des registres A et B de la figure 4 Il faut se rappeller que le temps T 1 de la figure 6 b correspond au temps T 1 de la figure 6 a, qu'au temps Tl -le filtre de

la figure 4 doit développer un échantillon filtré +I'6.

En examinant l'échantillon pondéré à T 1 sur la figure 6 b, on peut voir que l'échantillon filtré +II 6 est la somme des échantillons pondérés CI(+ I 6), C 2 ( 4 15), C 3 (+I 4), C 4 (-I 3), C 5 (+I 3), C 6 (+I 2) et C 7 (+I 1)o Cette somme est identique à la somme de la figure 6 a au temps T 1 Cette somme est reproduite au temps T 2 sur la figure 6 b parce que les registres de la figure 4 décalent à la moitié de la fréquence du registre de la figure 3 Au temps T 3 sur la figure 6 b, on peut voir que les échantillons pondérés produisent un échantillon filtré +Q'6 identique à l'échantillon filtré +Q'6 qui se produit au temps T 2 de la figure 6 A Dans le filtre de la figure 4, l'échantillon filtré +Q'6 est reproduit au temps T 4 Ainsi, le filtre de la figure 4 produit une séquence filtrée décimée des échantillons +i'n et +Q'n identiques aux échantillons filtrés +I'n et +Q'n de la figure 3, mais automatiquement étendus sur les périodes de temps T 3 et T 4 Comme seuls les échantillons +In et +Qn sont produits,le filtre de la figure 4 démodule également le signal de chrominance

sur bande de base.

Les échantillons filtrés +I'n et + Q'n à la borne de sortie 53 peuvent être introduits dans les verrouillages L Iet LQ respectivement pour produire un signal de chrominance +I et un signal de chrominance +Q à une fréquence d'échantillonnage fsc Sc' Les figures 7 a et 7 b sont des filtres à registre simple et double produisant des fonctions de filtrage décimées identiques illustrant un cas plus général Sur les figures 7 a et 7 b, les boites en cascade sont des étages de registre à décalageo Les têtes de flèche désignées par Ki sont des circuits de pondération et les points avec des signes (+) désignent l'addition des sommes pondérées Le positionnement des prises et les

valeurs des coefficients sont totalement arbitraires.

Le signal d'entrée désigné par données ABC est supposé être la séquence répétitive des échantillons imbriqués Ai, Bi, Ci et la fonction souhaitée est une séquence filtrée des échantillons Bi Le filtre de la figure 7 a décime la séquence en verrouillant les échantillons filtrés Bl dans le verrouillage LB Le filtre de la

figure 7 b ne produit que les échantillons filtrés BM.

Au-dessus de chacun des registres se trouvent des tableaux désignant les états des étages respectifs de registre au temps Tl, T 2, T 3 et T 4 correspondant à , 21, 22, 23 cycles de la fréquience d'horloge fc de l'échantillon d'entrée Comme seuls les échantillons B'I doivent être émis par les filtres, seul un échantillon pour trois cycles d'horloge a f 5 à de l'importance, c'est-à-dire au temps Tl, T 4 etc Un examen des tableaux respectifs indiquera que les sommes pondérées produites par les filtres des figures 7 a et 7 b sont les

mêmes aux temps Tl et T 4.

Le filtre de la figure 7 b nécessite un démultiplexeur pour appliquer les échantillons respectifs Ai, Bl et Ci aux registres A, B et C respectivement si les registres' doivent être déclenchés par un signal commun d'horloge fc/3 Typiquement, le démultiplexeur (DEMUX) déclenché par fc comprendra deux verrouillages pour stocker deux

des échantillons Ai, Bl ou Ci afin que les trois échantil-

lons Ai, Bl et Ci puissent être introduits dans les

registres A, B et C simultanément.

En général, le nombre total d'étages de registre dans la configuration des registres en parallèle est plus faible que le nombre d'étages de registre dans une

configuration correspondante d'un filtre à un seul registre.

La raison en est que certains échantillons d'entrée ne sont pas utilisés dans le calcul des échantillons filtrés Par exemple, dans le mode de réalisation de la figure 7 b, les échantillons d'entrée B O et C 0 ne sont pas requis pour produire les échantillons filtrés B'6 Par conséquent, il n'est pas nécessaire de stocker l'échantillon B O dans le registre B ou l'échantillon C 0 dans le registre C. En général, le nombre de registres en parallèle sera égal au nombre d'échantillons imbriqués dans la 213 t' séquence d'entrée (trois-Ai, Bl X, Ci sur la figure 7) ou un sous multiple du nombre d'échantillons imbriqués ( 2 +I, +Q sur 4 +I, +Q, -I,-Q dans le mode de réalisation de la figure 4) La fréquence d'horloge des registres en parallèle est généralement réduite de la fréquence de l'échantillon d'entrée d'un facteur égal au nombre de registre en parallèle dans la configuration particulière. Les échantillons d'entrée particuliers qui sont produits sous forme d'échantillons filtrés à la sortie du filtre sont déterminés par la phase du démultiplexeur d'entrée Par exemple, sur la figure 7 b, si les échantillons d'entrée Ai, Bl et Ci sont chargés dans les registres A, B et C respectivement, les échantillons de sortie sont des échantillons filtrés B'i Par ailleurs, si les échantillons d'entrée Bi, Ci et Ai sont charges dans les registres A, B et C respectivement, les mots

codés de sortie sont des échantillons filtrés Cli.

La fonction de transfert d'un filtre FIR est déterminée par la valeur des coefficients de pondération ainsi que leur positionnement par rapport aux prises de registre Les fonctions linéaires de transfert de phase sont produites par des filtres FIR ayant des coefficients de pondération disposés symétriquement autour du point médian du registre (configuration d'un seul

registre) Les fonctions de filtre passe-bas et passe-

bande dépendent du signe des coefficients particuliers.

Comme ces facteurs n'ont pas à être considérés lors de la conversion d'un filtre à un seul registre en un filtre décimant à registres en parallèle, on notera que les principes de la présente invention peuvent s'appliquer à des filtres passe-bande, passe-bas, à phase linéaire

et à phase non linéaire.

La figure 8 a illustre un filtre FIR à un seul registre pour décimer une séquence d'échantillons de signal d'entrée vidéo +I, +Q, -I, -Q se présentant à une fréquence des échantillons d'entrée de 4 fsc Le filtre de la figure 8 a comprend un registre à décalage 100 à neuf étages ayant des étages retardateurs en cascade Z 1-Zg qui sont déclenchés à 4 fsc Neuf circuits de pondération 102 ayant des coefficients-de pondération K 1-Kg sont couplés aux prises de sortie des étages ZI-z 9 Les circuits de pondération sont cotplés à un additionneur 101 désigné par les points avec les signes (+) qui produit des sommes des échantillons pondérés qui sont appliqués à des circuits de verrouillage L, 103 déclenchés par un signal à la fréquence de 2 fsc pour décimer la

séquence des sommes et étendre les périodes des échantil-

lons filtrés Il et Q'n sur les périodes des sommes

pondérées de -I et -Q.

Les états des étages Z -Z 9 du registre sont donnés au-dessus du registre pour deux temps successifs des échantillons d'entrée Tl et T 2 En observant le tableau d'état, cela révèle que tous les circuits de pondération de numéros pairs ont des échantillons de signes différents qui leurs sont appliqués pendant les

temps o les échantillons filtrés différents sont produits.

Par exemple, au circuit de pondération K 2 sont appliqués des échantillons du signal -Q 2 au temps Tl lorsque des échantillons filtrés I"n sont calculés Pendant le temps T 2, des échantillons du signal + 13 sont appliqués à ce même circuit de pondération Il est apparent que si la fonction du filtre de la figure Ba doit être réalisée à une configuration de registres en parallèle (deux registres), et que les échantillons +I et +Q sont dirigés vers l'un des deux registres et que les échantillons -I et -Q sont

dirigés vers un second registre, les circuits de pondéra-

tion de numéros pairs ne peuvent être directement connectés à chaque registre O On peut noter, par exemple, que si K 2 était c Ablé vers le registre d'échantillons positifs, il ne serait jamais capable de calculer l'échantillon pondéré K 2 (-Q 2) pour contribuer à la somme de sortie de 3. La figure 8 b illustre un filtre à deux registres qui tourne cette condition en connectant directement uniquement les circuits de pondération de numéros impairs aux prises respectives de sortie des deux registres en parallèle et en multiplexant ( 110) les circuits de pondération de numéros pairs entre les prises requises

de sortie des deux registres en parallèle.

Le filtre de la figure 8 b comprend un premier registre à décalage 106 ayant des étages retardateurs en cascade P 1-P 5 et un second registre à décalage 107 ayant des étages retardateurs en cascade M 1 -M 5 Un démultiplexeur 105 qui peut être semblable au démultiplexeur

( 60,61) de la figure 4, applique des échantillons succes-

sifs des signaux d'entrée +I et +Q au registre 106 et des échantillons d'entrée -I et -Q au registre en parallèle 107 Des circuits de pondération 109 ayant des valeurs de coefficient K 1-K 9 (égales aixcoefficients K 1-K 9 de la figure 8) sont couplés aux prises de sortie des deux registres 106 et 107 dans l'ordre approprié pour produire des échantillons pbndérés, dont les sommes sont identiques aux sommes à la sortie du filtre de la figure 8 pour les

échantillons filtrés g'n et +Q'n-

Simplement en observant les états de chacun des étages de registre en parallèle Pl et Mi pour des périodes successives de temps correspondant à un décalage de données, et en comparant les états de chaque étage aux états des étages Zi du registre de la figure 8 a, cela permet de i déterminer la position appropriée des circuits respectifs

de pondération dans le circuit de filtrage de la figure 8 b.

Les étages de registre du filtre de la figure 8 b contenant des échantillons du même signe que les étages de registre du filtre de la figure 8 a pour des périodes successives

de temps T 1 et T 2 ont des circuits identiques de pondéra-

tion qui leurs sont couplés Pour illustrer, l'étage Z 5 du registre 100 contient l'échantillon I 2 au temps T 2

et l'échantillon Q 2 au temps T 2 et le circuit de pondéra-

tion K 5 lui est connecté De même, l'étage P 3 du registre 106 contient l'échantillon 12 au temps T 1 et l'échantillon Q 2 au temps T 2, ainsi il s'ensuit que le circuit de pondération Q 5 doit être connecté à-l'étage P 3 du registre 106. L'étage Z 4 du registre 100 contient l'échantillon +Q 2 au temps Tl et l'échantillon -I 2 au temps T 2 et le circuit de pondération K 4 est connecté Afin que le circuit de pondération Q 4 traite l'échantillon Q 2 au temps T 1 et -I 2 au temps T 2 à la configuration de la figure 8 b, il doit être alternativement connecté au Kregistres 106 et 107 o On peut voir, par les tableaux d'état, qu'au temps T 1, l'échantillon Q 2 réside à l'étage P 2 et qu'au temps T 2 l'échantillon -I 2 réside à l'étage M 3 Par conséquent, un commutateur de multiplexage 110 a est incorporé pour connecter alternativement le circuit de pondération K 4 d'abord à l'étage P 2 du registre 106 pendant e temps T 1 puis à l'étage M 3 du registre 107 pendant le temps T 20 Le commutateur de multiplexage est conditionné pour

changer l'état à une fréquence de 2 fs.

En continuant le processus qui précède, les positions pour chacun des circuits de pondération du filtre de la figure 8 b peuvent être déterminées, ainsi que les circuits de pondération qui doivent être multiplexés

entre des étages de registre.

Les valeurs des coefficients particuliers de la figure 8 produisent une fonction de transfert de filtre

passe-bande à phase linéaire.

Claims (10)

REVENDICATIONS R E V E N D I C' A T I 0 N S

1 Filtre à réponse impulsionnelle limitée de données échantillonnées pour produire une séquence décimée d'échantillons filtrés de sortie d'un signal d'entrée de données échantillonnées à une fréquence donnée des échantillons, du type comprenant: un certain nombre de circuits de pondération pour pondérer les échantillons de signal, chacun ayant des bornes respectives d'entrée et de sortie; et un circuit additionneur couplé aux bornes de sortie des circuits de pondération pour produire des sommes des échantillons de signaux pondérés ainsi produits; caractérisé par une seconde quantité de registres à décalage

déclenchés (A, B, C), chacun comprenant des étages retar-

dateurs d'échantillons de signaux en cascade, dont certains ont des prises de sortie, lesdits registres à décalage étant déclenchés à une fréquence (fs/3) plus faible que ladite fréquence donnée (fc); les moyens respectifs pour connecter les bornes d'entrée desdits circuits de pondération à certaines des prises de sortie selon une fonction de transfert

souhaitée à produire par ledit filtre à réponse impul-

sionnelle limitée; et un moyen (DEMUX) pour appliquer sélectivement tous les échantillons de signaux d'entrée audit registre

à décalage en une séquence prédéterminée.

2 Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité pour connecter les bornes d'entrée des circuits de pondération à des prises de sortie comprennent un moyen de démultiplexage ( 110) pour connecter alternativement les circuits particuliers de pondération (K 2, K 4, K 6, K 8) à des prises choisies de sortie (P 2, M 1; P 2 '13 ' P 4, M 3;P 4 ' M 5)

3 Filtre selon l'une quelconque des revendications

1 ou 2, caractérisé en ce que le signal d'entrée (échantillons vidéo) est un signal vidéo ayant une séquence de récurrence des échantillons des signaux en rapport (+I, +Q, -I, -Q) et le registre à décalage précité sont égaux à deux (Pi Mi), et en ce que les échantillons d'entrée (+I et + Q) sont appliqués à un premier (Pi) desdits registres à décalage et les échantillons d'entrée (-I et -Q) sont appliqués à un second (Mi) desdits

registres à décalage.

4 Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier (Pi) et second (Mi) registres

à décalage ont des nombres identiques ( 5) d'étages retar-

dateurs en cascade, les étages de chaque registre-étant

numérotés consécutivement en partant de chaque étage -

d'entrée qui est numéroté un, les étages de numéros impairs (P 1, P 3 ' P 5) du premier registre (Pi) ayant des prises de sortie sont respectivement directement couplés à certains desdits circuits de pondération (K 1, K 5, Kg), les étages de numéros pairs (M 2, M 4) du second registre

(Mi) ayant des prises de sortie sont respectivement direc-

tement couplés à d'autres (K 3, K 7) desdits circuits de pondération, eten ce que les étages de numéros pairs du premier registre (P 2 ', P 4) ayant des prises de sortie et les étages de numéros impairs du second registre (M 1, M 3, M 5) ayant des prises de sortie sont alternativement couplés à d'autres (K 2, K 4, K 6, K 8) des circuits de pondération. Filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premier ( Pi) et second (Mi) registres à décalagecomprennent chacun cinq étagesretardateurs en cascade, chaque étage ayant une prise de sortie et en ce que la quantité de circuits de pondération ( 109) est égale à ( 9) en nombre, cinq (K 1, K 5, K 9, K 3, K 7) des circuits de pondération étant respectivement directement connectés aux prises de sortie des premier (P 1), troisième (P 3),et ciquiiième (P 5) étages du premier registre (Pi) et au second (M 2) et quatrième (M 4) étages dudit second registre (Mi), un sixième circuit de pondération (K 4) étant alternativement connecté aux second et troisième étages des premier et second registres respectivement, un septième (K 2) circuit de pondération étant alternative- ment connecté aux premier et second étages des second et premier registres respectivement, un huitième circuit de pondération (K 6) étant alternativement connecté aux troisième et quatrième étages des second et premier

registres respectivement et un neuvième circuit de pondé-

ration (K 8) étant alternativement connecté aux quatrième et cinquième étages des premier et second registres respectivement. 6 Filtre selon la revendication 1 du type o le signal d'entrée (échantillons entrée) se compose de séquences récurrentes d'échantillons imbriquées (+I, +Q, -I, Q) se présentant à une fréquence donnée des échantillons ( 4 fscd caractérisé en ce que: les registres à décalage ( 40,41) comprennent R registres à décalage en parallèle qui sont déclenchés à 1/R ( 2 fs) de la fréquence donnée pour décaler en succession l'information entre des étages successifs o R est un nombre appartenant au groupe comprenant le nombre d'échantillons imbriqués d'entrée dans une séquence ou des sus multiples; et le circuit d'addition ( 42) produit des répliques filtrées d'échantillons imbriqués particuliers à 1/R

la fréquence donnée -

7 Filtre selon la revendication 6, caractérisé en-ce que les séquences des échantillons imbriqués comprennent des échantillons vidéo en rapport avec +I, +Q, -I et -Q, le nombre R est égal à deux et le moyen d'application sélectif fonctionne pour appliquer des échantillons d'entrée +I et +Q à un premier registre ( 40) et les échantillons d'entrée -I et -Q à un second

registre ( 41).

8 Filtre selon la revendication 7, caractérisé en ce que les circuits de pondération (C 1-C 7) sont couplés aux première et seconde prises de sortie ( 40 et 41) de registre pour pondérer les échantillons selon le filtre ne produisant que des échantillons'filtrés +I et +Q à la moitié ( 2 f Sc) de la fréquence donnée ( 4 fsc).

9 Filtre selon l'une quelconque des revendications

7 ou 8, caractérisé en ce que le moyen d'application sélective comprend des premier ( 44), second ( 45), troisième ( 49) et quatrième ( 48) circuits porte ET, chacun ayant une borne d'entrée de données échantillonnées, une borne d'entrée de commande et une borne de sortie de données échantillonnées; des premier ( 43) et second ( 50) circuits porte OU, chacun ayant des première et seconde bornes d'entrée de données échantillonnées et bornes de sortie de données échantillonnées; des premier ( 46) et second ( 47) circuits de verrouillage, chacun ayant une borne d'entrée de données échantillonnées, une borne d'entrée d'horloge et une borne de sortie de données échantillonnées; des moyens respectifs reliant les bornes d'entrée de données échantillonnées des première et seconde portes ET et les bornes d'entrée de données échantillonnées des premier et second circuits de verrouillage à une source ( 59) de signaux d'entrée de données échantillonnés imbriqués; des moyens respectifs reliant les bornes d'entrée de données échantillonnées des seconde et quatrième portes ET aux bornes de sortie de données échantillonnées

des premier et second circuits de verrouillage respective-

ment; des moyens respectifs couplant les bornes de sortie de données échantillonnées des première et seconde portes ET aux première et seconde bornes d'entrée de données échantillonnées de la première porte OU, des moyens respectifs couplant les bornes de

sortie de données échantillonnées des troisième et qua-

trième portes ET aux première et seconde bornes d'entrée de données échantillonnées de la seconde porte OU; des moyens respectifs reliant les bornes de sortie de données échantillonnées des première et seconde portes OU aux premier ( 40) et second ( 41) registres à décalage; des moyens respectifs pour appliquer les premiers signaux d'horloge (fs) aux bornes d'entrée de commande des première et quatrième portes ET, ledit premier signal d'horloge se présentant au quart de ladite fréquence donnée ( 4 fsc); des moyens respectifs pour appliquer des seconds signaux d'horloge (fsc) complémentaires des premiers Sc signaux d'horloge, aux bornes d'entrée de commande des seconde et troisième portes ET des moyens pour appliquer un troisième signal d'horloge (QCL) se présentant lorsque les échantillons imbriqués d'entrée (+Q) seprésentent à la borne d'entrée d'horloge dudit premier circuit de verrouillage; et des moyens pour appliquer un quatrième signal d'horloge (QCL) se produisant quand des échantillons d'entrée imbriqués (-Q) se présentent à la borne d'entrée d'horloge dudit second circuit de verrouillageo

Filtre selon l'une quelconque des revendica-

tions 7 ou 8, caractérisé en ce que le premier registre.

( 40) comprend onze étages (A 1-All) ayant des prises de sortie aux premier, troisième, cinquième, septième, neuvième et onzième étages et en ce que le second registre à décalage ( 41) comprend six étages (B 1-B 6) ayant une prise de sortie au sixième étageo 11 Filtre selon la revendication 10, caractérisé en ce que les circuits de pondération (Cl-C 7) couplés aux premier, troisième, cinquième, septième, neuvième et onzième étages du premier registre à décalage pondèrent les échantillons selon les coefficients -1/64, -5/64, -5/16, -5/16, -5/64 et -1/16 respectivement et le circuit de pondération couplé au sixième étage du second registre

pondère les échantillons par le coefficient de 1/2.

12 Filtre selon l'une quelconque des revendica-

tions 7 ou 8, caractérisé par un circuit de démultiplexage (L 1, LQ) couplé au circuit d'addition ( 42) pour séparer la séquence des échantillons filtrés +I et +Q en un signal de sortie d'échantillons filtrés +I et un signal de sortie

d'échantillons filtrés +Q.