FR2598275A1 - Procede compatible de production de signaux de television couleur haute resolution et dispositif de mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

POUR DOUBLER LA RESOLUTION HORIZONTALE D'IMAGES DE TELEVISION EN COULEURS, TOUT EN RESTANT COMPATIBLE AVEC LES EMETTEURS ET RECEPTEURS EXISTANTS, ON SE SERT DU FAIT QUE LA HAUTE RESOLUTION N'EST VRAIMENT NECESSAIRE QUE DANS LES PARTIES FIXES DE L'IMAGE OU EN MOUVEMENT LENT. A CHAQUE IMAGE, ON TRANSMET POUR CHAQUE PIXEL SOIT SON RENOUVELLEMENT, SOIT SON VOISIN, SELON QUE LA PARTIE D'IMAGE CONCERNEE EST MOBILE OU NON.

Description

PROCEDE COMPATIBLE DE PRODUCTION DE SIGNAUX DE
TELEVISION COULEUR HAUTE RESOLUTION,
ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE
La présente invention se rapporte à un procédé compatible de production de signaux de télévision couleur haute résolution, et à un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.

La télévision en couleurs actuelle, à cause de sa compatibilité obligatoire avec le précédent système de télévision en noir et blanc, a vu sa résolution horizontale réduite à 480 points pour 590 lignes utiles. Une représentation à résolution spatiale identique horizontalement et verticalement, pour un format d'écran classique 4/3 nécessiterait 786 points. Si l'on ne quantifiait pas les signaux, on pourrait réduire cette valeur de 20 % environ.

Une représentation convenable des images demande une résolution horizontale meilleure que la résolution verticale (on notera que pour la télécopie le rapport 2 a été retenu: résolution horizontale: 1/8 mm et verticale: 1/4 mm), car on a constaté que toutes les images de la nature et beaucoup de constructions humaines ont une densité de lignes verticales plus élevée que la densité de lignes horizontales.

Les normes actuellement connues de télévision en couleurs à haute résolution prévoient un format d'image 5/3 (le format de la télévision classique est de 4/3). Si on limitait toujours la définition verticale à 590 lignes, et que l'on désirait une excellente image, il faudrait une définition horizontale de 980 points au minimum, soit le double de la définition de la télévision classique.

Le système de codage DMAC actuel donne une définition horizontale de 350 points. Si on doublait la définition, on obtiendrait 1100 points. 1l en résulte que pour améliorer la qualité des images de télévision classique, c'est-à-dire pour en doubler la résolution, afin d'obtenir une qualité proche de celle prévue pour la télévision haute résolution, il n'y a pas besoin d'augmenter le nombre de lignes, mais seulement la résolution horizontale.

La présente invention a pour objet un procédé de production de signaux de télévision couleur, signaux qui soient compatibles avec les différents systèmes actuels (NTSC, PAL, SECAM, DMAC) et pouvant être reçus par les téléviseurs actuels, ce procédé permettant d'obtenir avec des postes récepteurs prévus à cet effet une résolution horizontale pratiquement double de la résolution des postes actuels, et ne nécessitant pratiquement pas de modification des réseaux et émetteurs existants.

La présente invention a également pour objet un dispositif de
mise en oeuvre du procédé, qui soit simple et peu onéreux et très facile à implanter dans les émetteurs et récepteurs.

Le procédé conforme à l'invention consiste à transmettre à chaque image, à chaque fois entre deux pixels consécutifs soit la valeur du premier de ces deux pixels, soit la valeur de son voisin, en fonction d'au moins un critère physiologique, et à la réception à procéder de la meme façon pour les récepteurs prévus pour la haute résolution, et négliger les pixels intercalaires émis dans les récep teurs non prevus.

Selon un aspect du procédé de l'invention, on choisit en tant que critère physiologique un changement de couleur et/ou la vitesse de déplacement de l'image à l'endroit du pixel considéré ou dans une zone ou proche du pixel ou l'entourant, cette vitesse étant mesurée par exemple par un changement de luminosité significatlf dudit pixel considéré ou de ladite zone, et on transmet le pixel voisin si l'image au pixel considéré est immobile ou en déplacement lent, et le même pixel si cette image se déplace.

Le dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention comporte, dans l'émetteur, un convertisseur analogique-numérique relié à la sortie Juminance du circuit de matriçage, la sortie de ce convertisseur étant reliée via un premier commutateur synchronisé avec le balayage de la source d'images, à un commutateur commandé d'une part directement, d'autre part via un circuit de retard, a sortie du commutateur commandé et ledit premier commutateur synchronisé étant reliés à un second commutateur synchronisé avec le premier, le premier commutateur synchronisé étant également relié à un comparateur d'une part directement, et d'autre part via une mémoire d'images, le comparateur étant relié via un circuit à seuil et une mémoire d'évolution à l'entrée de commande dudit commutateur commandé, la sortie dudit convertisseur numérique-analogique étant reliée à l'entrée de luminance du circuit de codage de couleur de l'émetteur, et le dispositif de l'invention comporte, dans chaque récepteur prévu pour la haute définition d'image, un convertisseur analogique-numérique relié à a sortie de signal de luminance du circuit de décodage de signal composite, la sortie de ce convertisseur étant reliée à un commutateur synchronisé avec le balayage d'écran, qui est lui-même relié d'une part à un circuit logique de répétition conditionnelle, d'autre part à un comparateur directement et via une mémoire d'images, la sortie du comparateur étant reliée via un circuit à seuil à une mémoire d'évolution dont la sortie est reliée à l'entrée de commande du circuit logique, la sortie de chrominance du circuit de décodage de signal composite étant reliée via un convertisseur analogiquenumérique à une entrée d'une mémoire d'image dont d'autres entrées sont reliées au circuit logique, la sortie de la mémoire d'images étant reliée à la matrice de décodage-du récepteur.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel:
- la figure 1 est un bloc-diagramme d'une partie d'un émetteur conforme à l'invention, et
- la figure 2 est un bloc-diagramme d'une partie d'un récepteur conforme à l'invention.

On n'a représenté sur le dessin que les parties de l'émetteur et d'un récepteur utiles à la compréhension de l'invention, leurs autres circuits n'étant pas modifiés.

L'émetteur comporte une source d'images haute résolution 1, telle qu'une caméra haute résolution, fournissant des signaux RVE à un circuit de matriçage classique 2 produisant un signal de Juml- nance L et un signal de chrominance C. Le signal C est traité de façon classique par un circuit de traitement 3 en fonction du système de codage utilisé (NTSC, PAL, SECAM ou DMAC) dans le circuit de codage de signal composite 4 branché en aval.

Le signal de. luminance L est numérisé par un convertisseur analogique-numérique 5, dont la sortie est reliée à l'entrée (contact mobile) d'un commutateur 6. Ce commutateur 6 est synchronisé avec le balayage de la source 1. Dans le cas présent, il s'agit de la synchronisation avec le passage des trames paires et impaires. La sortie (ou contact fixe) P du commutateur 6, activée pendant les trames paires, et reliée directement à un contact fixe 7 d'un commutateur commandé 8. La sortie I, activée pendant les trames impaires, du commutateur 6 est reliée à l'autre contact fixe 9 du commutateur 8 par un circuit de retard 10, dont le retard est égal au laps de temps séparant l'acquisition de deux échantillons consécutifs.La sortie (contact mobile) du commutateur 8 est reliée à une entrée (contact fixe) P d'un commutateur Il synchronisé de la même façon que le commutateur 6. La sortie I du commutateur 6 est, d'autre part, reliée à l'entrée I du commutateur 11, à l'entrée d'une mémoire 12 d'images impaires via un interrupteur 13, et à une première entrée d'un comparateur 14 via un autre interrupteur 15.

Les interrupteurs 13 et 15 sont normalement fermés, et ne sont ouverts que lorsque la source d'images 1 est remplacée par une source basse résolution classique. La sortie de la mémoire 12 est reliée à une deuxième entrée du comparateur 14. La sortie du comparateur 14 est reliée via un circuit à seuil 15 à l'entrée d'une mémoire d'évolution 16 dont la sortie est reliée à l'entrée de commande 17 du commutateur 8. La sortie (contact mobile) du commutateur 1 1 est reliée via un convertisseur numériqueanalogique 18 suivi d'un filtre de lissage 19 à l'entrée de signal de luminance du codeur 4. A la sortie 20 du codeur 4 on obtient un signal composite, qui est traité de la façon habituelle dans les circuits de modulation de l'émetteur.

Il est bien entendu que si les interrupteurs 13 et 15 sont ouverts, le commutateur 8 est bloqué dans la position pour laquelle son contact 7 est seul activé, et l'on obtient le même fonctionnement qu'en télévision basse résolution habituelle, à la seule différence que le signal L est numérisé, puis aussitôt reconverti en signal analogique. Selon une variante, non représentée, on pourrait dans ce cas court-circuiter les convertisseurs 5 et 18.

Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, on se contente de doubler la résolution du seul signal L. Selon une variante, non représentée, on double également la résolution du signal C, en intercalant sur son trajet, par exemple entre les éléments 2 et 3, un circuit de traitement semblable au circuit 21 comportant les éléments 5 à 19.

Le convertisseur 5 fournit 960 ou 1100 points par ligne de balayage, selon le système de codage couleur adopté (fréquentiel ou temporel).

Dans le circuit décrit ci-dessus, les échantillons de trames impaires sont transmis directement, tandis que ceux des trames paires sont traités, mais il est bien entendu que l'on pourrait permuter les rôles de ces échantillons.

Les échantillons de trames impaires sont transmis directement lors de l'analyse des trames impaires (commutateurs 6 et 11 en position I), et, de plus, sont en même temps utilisés pour déterminer les points stables de l'image. A cet effet, ces échantillons impairs sont rangés dans la mémoire 12, puis comparés (par le comparateur 14) à leurs homologues de l'image impaire suivante, parvenant au comparateur 14 via l'interrupteur 15 fermé (bien entendu, la lecture de la mémoire 12 se fait, de façon connue en soi, en synchronisme avec l'arrivée des échantillons correspondants de la trame impaire suivante). Selon que la différence entre échantillons correspondants est inférieure ou supérieure à un seuil donné, un "0" ou un "1" est inscrit par le circuit à seuil 15 dans la mémoire d'évolution 16.En effet, on a contasté qu'une résolution élevée n'est vraiment nécessaire que dans les parties fixes de l'image, ou en mouvement lent. A partir de ce critère physiologique, on règle par essais successifs le seuil du circuit 19, en admettant qu'une faible variation de luminance entre deux échantillons correspondants de deux trames impaires successives signifie que la partie d'image dont font partie ces échantillons est immobile ou en mouvement lent.

Selon une variante, non représentée, on examine non pas un seul échantillon, mais un groupe d'échantillons faisant partie d'une zone de l'image, que l'on compare au groupe correspondant de la trame suivante de même parité.

Lors de l'analyse des images des trames paires, la mémoire d'évolution 16 est lue en synchronsime avec cette analyse. Si le contenu de la mémoire 16 pour un échantillon est un "0", c'est-à-dire si la partie d'image dont fait partie cet échantillon est estimée fixe ou en mouvement lent, le commutateur 8 active l'entrée 7, et l'échantillon pair est transmis vers le circuit 18. Dans le cas contraire, le contenu de la mémoire 16 pour l'échantillon considéré est un "1", et le commutateur 8 active l'entrée 9, et c'est l'échantillon impair correspondant de la trame impaire juste précédente qui est transmis vers le convertisseur 18 (puisque le retard dû au circuit 10 est égal au laps de temps séparant l'analyse de ces deux échantillons).

Par conséquent, pour chaque pixel d'une image, I'émetteur émet, lors de la trame paire, soit le renouvellement de l'échantillon pair, soit l'échantillon impair qui précède cet échantillon pair, selon que la trame impaire précédente a indiqué ou non l'évolution de ce pixel.

Dans chaque récepteur de télévision prévu pour recevoir des images haute résolution, la sortie 22 de l'amplificateur à fréquence intermédiaire (non représenté) est reliée à un circuit 23 de décodage couleur séparant les signaux de luminance L et de chrominance C.

Le signal C passe par un circuit 24 de traitement habituel (amplificateur de chrominance, ...) et est numérisé par un convertisseur analogique numérique 25. La sortie du convertisseur 25 est reliée à une entrée d'une mémoire d'image 26.

La sortie de signal de luminance L du décodeur 23 est reliée à un convertisseur analogique-numérique 27. La sortie du convertisseur 27 est reliée à l'entrée (contact mobile) d'un commutateur 28 synchronisé avec le passage des trames paires et impaires. Les sorties (contacts fixes) P et I (activées respectivement pendant les trames paires et impaires) du commutateur 28 sont reliées à un circuit logique 29, dont les sorties sont reliées à la mémoire 26.

La sortie I du commutateur 28 est également reliée à un comparateur 30 d'une part directement à une première entrée de celui-ci, et d'autre part via une mémoire d'images impaires 31 à une deuxième entrée de ce comparateur. La sortie du comparateur 30 est reliée via un circuit à seuil 32 à une mémoire d'évolution 33. La sortie de la mémoire 33 est reliée à l'entrée de commande du circuit logique 29. Ce circuit logique 29 comporte des portes d'aiguillage commandées par le circuit 33, de façon à classer chacun des échantillons incidents dans une ou deux cellules de mémorisation de la mémoire 26 selon la valeur du signal de sortie du circuit 30, de la façon expliquée ci-dessous. La réalisation de ce circuit 29 étant évidente pour l'homme de l'art à la lecture de la présente description, ne sera pas décrite plus en détail.

Le convertissur 27 numérise le signal de luminance reçu avec une résolution de 480 ou 550 points par ligne selon le système de codage couleur utilisé (fréquentiel ou temporel). Il en est de même pour le signal de chrominance.

Les échantillons du signal de luminance des images impaires sont mémorisés dans la mémoire 31, afin de déterminer, comme à l'émission, s'ils correspondent à des points ou zones de points fixes ou mobiles. A la réception de l'image impaire suivante, le comparateur 30 compare les valeurs des échantillons homologues, et suivant que la différence de ces valeurs dépasse ou non le seuil fixé par le circuit 32, un "0" ou un "1" est mémorisé dans la cellule correspondante de la mémoire 33 de la même façon qu'à l'émission.

A chaque récurrence des images paire et impaire, la mémoire 33 commande l'aiguillage par le circuit 29 des échantillons vers la mémoire 26 à résolution double de la façon suivante:
- si la mémoire 33 indique que le point en question est stable, les échantillons des images paires et impaires sont classés successivement dans des cellules voisines (dont l'adressage est consécutif) de la mémoire 26, ce qui produit une résolution spatiale double sur les lignes, mais une résolution temporelle réduite de moitié;
- si la mémoire 33 indique au contraire que le point en question évolue, les échantillons des images paires et impaires sont dassés chacun dans deux cellules voisines, ce qui produit une résolution spatiale et temporelle simples.

La mémoire 26 est lue à une cadence de renouvellement suffisamment élevée pour éviter le scintillement ("flicker") qui se produit avec le système actuel à 25 images par seconde, par exemple 30, ou mieux 35 images par seconde (soit 70 trames entrelacées). On peut même prévoir un mode de fonctionnement sans entrelacement, par exemple des images renouvelées à une fréquence de 70 Hz.

Selon une variante de l'invention, pour éviter que le dispositif à seuil 32 du récepteur ne prenne pas la même décision que celui de l'émetteur (15), ou transmet à l'émission, lorsque la différence est inférieure au seuil, la valeur de l'échantillon précédent. Ainsi, on assure à la réception la même décision.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Procédé compatible de production de signaux de télévision couleur haute résolution, caractérisé par le fait que l'on transmet à chaque image, à chaque fois entre deux pixels consécutifs, soit la valeur du premier de ces deux pixels, soit la valeur de son voisin, en fonction d'au moins un critère physiologique, et qu'à la réception on procède de la même façon pour les récepteurs prévus pour la haute résolution, et que l'on néglige les pixels intercalaires émis dans les récepteurs non prévus.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on choisit en tant que critère physiologique un changement de couleur de l'image à l'endroit du pixel considéré.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on choisit en tant que critère physiologique la vitesse de déplacement de l'image à l'endroit du pixel considéré.

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on choisit en tant que critère physiologique la vitesse de déplacement de l'image dans une zone ou proche du pixel considéré ou l'entourant.

5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que l'on mesure la vitesse par un changement de luminosité significatif dudit pixel ou de ladite zone entre deux images consécutives, et que l'on transmet en tant que pixel intercalaire un pixel voisin si le changement de luminosité est en-dessous d'un seuil déterminé, et le même pixel si le changement de luminosité dépasse ledit seuil.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lorsque le changement de luminosité est inférieur audit seuil, on transmet, à l'émission, la valeur du pixel précédent.

7. Dispositif compatible de production de signaux de télévision couleur haute résolution, caractérisé par le fait qu'il comporte, dans l'émetteur, un convertisseur analogique-numérique (5) relié à la sortie luminance du circuit de matriçage (2), la sortie de ce convertisseur étant reliée via un premier commutateur (6) synchronisé avec le balayage de la source d'images, à un commutateur (8) commandé, d'une part directement, d'autre part via un circuit de retard (10), la sortie du commutateur commandé et ledit premier commutateur synchronisé étant reliés à un second commutateur (Il) synchronisé avec le premier, le premier commutateur synchronisé étant également relié à un comparateur (14) d'une part directement, et d'autre part via une mémoire d'images (12), le comparateur étant relié via un circuit à seuil (15) et une mémoire d'évolution (16) à l'entrée de commande dudit commutateur commandé dont la sortie est reliée à un convertisseur numérique-analogique (18), la sortie dudit convertisseur numérique-analogique (18) étant reliée à l'entrée de luminance du circuit (4) de codage de couleur de l'émetteur, et par le fait qu'il comporte, dans chaque récepteur prévu pour la haute définition d'image, un convertisseur analogique-numérique (27) relié à la sortie de signal de luminance du circuit (23) de décodage de signal composite, la sortie de ce convertisseur étant reliée à un commutateur (28) synchronisé avec le balayage d'écran, qui est luimême relié d'une part à un circuit logique (29), d'autre part à un comparateur (30) directement et via une mémoire d'images (31), la sortie du comparateur étant reliée via un circuit à seuil (32) à une mémoire d'évolution (33) dont la sortie est reliée à l'entrée de commande du circuit logique, la sortie de chrominance du circuit de décodage de signal composite étant reliée via un convertisseur analogique-numérique (25) à une entrée d'une mémoire d'image (26) dont d'autres entrées sont reliées au circuit logique, la sortie de la mémoire d'images étant reliée à la matrice de décodage du récepteur (34).