FR2638926A1 - Procede, dispositif de codage numerique d'images de tele a haute definition; dispositif de decodage correspondant, systeme de transmission d'images equipe d'un etage d'emission et d'un de reception incluant un tel dispositif de codage ou de decodage; etages d'emission et de reception comprenant de tels dispositifs - Google Patents
Procede, dispositif de codage numerique d'images de tele a haute definition; dispositif de decodage correspondant, systeme de transmission d'images equipe d'un etage d'emission et d'un de reception incluant un tel dispositif de codage ou de decodage; etages d'emission et de reception comprenant de tels dispositifs Download PDFInfo
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Abstract
Dispositif de codage numérique d'images de télévision comprenant, en parallèle sur son entrée recevant des images de télévision à haute définition, une première voie 10 de traitement d'images de résolution normale et une deuxième voie 20 de traitement d'images à haute définition opérant l'une et l'autre, pour la génération des informations codées à transmettre, par transformation orthogonale, quantification, codage, et régulation de débit, en ce que la première voie 10 est précédée d'un circuit de filtrage passe-bas 110 opérant alternativement pour les trames impaires et pour les trames paires desdites images d'entrée pour reconstituer à l'entrée de cette première voie des images de résolution normale, et en ce que la deuxième voie 120 comprend, entre les moyens de transformation orthogonale et les moyens de quantification, un circuit de prédiction 220 opérant par soustraction entre les coefficients dits premiers des blocs d'image de la première voie 10 et les coefficients basse fréquence correspondants dits deuxièmes des blocs d'image de la deuxième voie 20.
Description
1PROCèDE ET DISPOSITIF DE CODAGE NUMERIQUE D'IMAGES DE TELEVI
SION A HAUTE DEFINITION ET DISPOSITIF DE DECODAGE CORRESPON
DANT, SYSTEME DE TRANSMISSION D'IMAGES EQUIPE D'UN ETAGE
D'EMISSION ET D'UN ETAGE DE RECEPTION INCLUANT UN TEL DISPO
SITIF DE CODAGE OU DE DECODAGE, ET ETAGES D'EMISSION ET DE RE
CEPTION COMPRENANT DE TELS DISPOSITIFS" DescrlPtion
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de codage numérique d'images de télévision à haute définition, ainsi que le dispositif de décodage correspon dant. Elle concerne également un système de transmission d'images équipé d'un étage d'émission et d'un étage de recep- tion incluant un tel dispositif de codage ou de décodage, et, dans un système de ce type, l'étage d'émission ou l'étage de réception comprenant respectivement un tel dispositif de codage ou de décodage.
SION A HAUTE DEFINITION ET DISPOSITIF DE DECODAGE CORRESPON
DANT, SYSTEME DE TRANSMISSION D'IMAGES EQUIPE D'UN ETAGE
D'EMISSION ET D'UN ETAGE DE RECEPTION INCLUANT UN TEL DISPO
SITIF DE CODAGE OU DE DECODAGE, ET ETAGES D'EMISSION ET DE RE
CEPTION COMPRENANT DE TELS DISPOSITIFS" DescrlPtion
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de codage numérique d'images de télévision à haute définition, ainsi que le dispositif de décodage correspon dant. Elle concerne également un système de transmission d'images équipé d'un étage d'émission et d'un étage de recep- tion incluant un tel dispositif de codage ou de décodage, et, dans un système de ce type, l'étage d'émission ou l'étage de réception comprenant respectivement un tel dispositif de codage ou de décodage.
La télévision & haute définition a pour objectif d'offrir en grande dimension des images de la qualité du cinéma, grâce à une résolution bien supérieure à celle des images traditionnelles des systèmes actuels. En matière de télévision, les Européens se sont accordés ces dernières années sur une norme commune de transmission, le standard D2-MAC/Paquets. Ce système non seulenent remédie à de notables défauts des standards actuels Bais encore, par sa flexibilité, assure la continuité entre lesdits standards et cette tElévi- sion à haute définition prévue pour la prochaine décennie, & BR< l'opposé de la norme concurrente MUSE proposée par les
Japonais, qui n'est pas compatible avec les récepteurs actuels et qui, de ce fait, contraindrait au renouvellement de la totalité des téléviseurs.
Japonais, qui n'est pas compatible avec les récepteurs actuels et qui, de ce fait, contraindrait au renouvellement de la totalité des téléviseurs.
Ce souci de compatibilité qui constitue l'objectif premier des Européens les a conduits à tenter de proposer un service nouveau consistant en une approche numérique dite "bi-canal" destinée à économiser l'occupation des canaux sur les supports de transmission ou de stockage numérique d'informations.
Un but de l'invention est, plus précisément, de proposer un procédé de codage numérique d'images de télévision en suivant un tel schéna "bi-canal", en vue de distribuer ou de stocker les mêmes images avec des qualités différentes.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de codage numérique d'images de télévision à haute définition, caractérisé en ce qu'il comprend, pour la définition d'informations codées à transmettre relatives à la fois à ces images et à des images de résolution plus faible, les opérations suivantes
(a) traitement de filtrage passe-bas opérant alternativement sur les trames inpaires et paires des images à coder pour reconstituer des images de résolution plus faible que celle desdites images
(b) traitement, en parallèle, desdites images à haute définition et desdites images de résolution plus faible, par transformation orthogonale, quantification, codage et régulation de débit, ledit traitement des images à haute définition opérant lui-même par une prédiction utilisant au moins une comparaison des signaux numériques constitutifs respectivexent desdites images à haute définition et desdites images de résolution plus faible.
(a) traitement de filtrage passe-bas opérant alternativement sur les trames inpaires et paires des images à coder pour reconstituer des images de résolution plus faible que celle desdites images
(b) traitement, en parallèle, desdites images à haute définition et desdites images de résolution plus faible, par transformation orthogonale, quantification, codage et régulation de débit, ledit traitement des images à haute définition opérant lui-même par une prédiction utilisant au moins une comparaison des signaux numériques constitutifs respectivexent desdites images à haute définition et desdites images de résolution plus faible.
Un autre but de l'invention est de proposer un mode de réalisation avantageux d'un dispositif de codage numé- rique d'images de télévision pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit.
L'invention concerne à cet effet un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en parallèle sur l'entrée du dispositif recevant des images de télévision à haute définition, une première voie de traitement d'images de résolution normale et une deuxième voie de traitement d ' images à haute définition opérant l'une et l'autre, pour la génération des informations codées à transmettre, par transfornation orthogonale, quantification, codage, et régulation de débit, en ce que la première voie est précédée d'un circuit de filtrage passe-bas opérant alternativement pour les trames impaires et pour les trames paires desdites images d'entrée pour reconstituer à l'entrée de cette première voie des images de résolution normale, et en ce que la deuxième voie comprend, entre les moyens de transformation orthogonale et les moyens de quantification, un circuit de prédiction opérant par soustraction entre les coefficients dits premiers des blocs d'nage de la première voie et les coefficients basse fréquence correspondants dits deuxièmes des blocs d'image de la deuxième voie.
Un autre but de l'invention est de proposer un mode de réalisation simple d'un dispositif de décodage des informations transmises après un codage selon les procédé et dispositif conformes à l'invention.
L'invention concerne alors un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend en parallèle deux première et deuxième voies de traitenent d'informations codées et transmises correspondant respectivement d'une part à des images de faible résolution et d'autre part å des images à haute définition, ledit traitenent opérant par décodage, quantification inverse et transformation orthogonale inverse, et en ce qu'un circuit d'amélioration de la reconstitution des images à haute définition est inséré dans ladite deuxième voie de traitement d'informations codées correspondant aux images à haute définition, ledit circuit recevant les sorties des circuits de quantification inverse des deux voies et fournissant au circuit de transformation orthogonale inverse de ladite deuxième voie des coefficients résultant de l'addition des coefficients de sortie du premier circuit de quantification inverse et des coefficients basse fréquence correspondants de sortie du deuxième circuit de quantification inverse.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront maintenant de façon plus détaillée dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels
- les figures 1 et 3 montrent deux exemples de réalisation d'un dispositif de codage numérique pour la mise en oeuvre du procédé de codage selon l'invention, et la figure 4 montre un exemple de réalisation d'un dispositif de décodage d'images de télévision codées par l'un ou l'autre de ces dispositifs de codage, conformément audit procédé de codage selon l'invention
- la figure 2 est un schéma de quelques trames qui aide à comprendre la constitution du circuit de filtrage passe-bas du dispositif de codage des figures 1 et 3.
- les figures 1 et 3 montrent deux exemples de réalisation d'un dispositif de codage numérique pour la mise en oeuvre du procédé de codage selon l'invention, et la figure 4 montre un exemple de réalisation d'un dispositif de décodage d'images de télévision codées par l'un ou l'autre de ces dispositifs de codage, conformément audit procédé de codage selon l'invention
- la figure 2 est un schéma de quelques trames qui aide à comprendre la constitution du circuit de filtrage passe-bas du dispositif de codage des figures 1 et 3.
Le procédé de codage décrit ci-dessous a pour objectif de proposer une répartition optimale ou tout au moins avantageuse entre les fonctions exécutées par un canal de résolution normale et un canal de résolution "haute définition", en supposant préalablement que les images dites normales et les images à haute définition sont les mêmes à la résolution près (on écartera ici tout problème lié à d'éventuelles différences de format).
On supposera, également, dans l'exemple décrit que les images sont en fornat entrelacé, et que les définitions horizontale et verticale des images & haute définition sont deux fois (ou une puissance de deux fois) supérieures i celles des images normale;. Pour fixer les idées, on supposera ici que les images à haute définition sont des images 1250 lignes, 50 Hz, 2:1, 1440 points/ligne, et que les images normales sont des images 625 lignes, 50 Hz, 2: :1, 720 pointslligne. Un processus classique de traitement d'virages à l'émission (ici d'images à haute définition obtnues en sortie d'une caméra à haute définition et des circuits électroniques associés) est d'opérer successivement les opérations essentielles suivantes, à savoir une transformation ortnogonale (par exemple une transformation en cosinus discret), une quantification des signaux ainsi transformés, un codage des signaux quantifiés, et une régulation de débit des signaux codés, comme indiqué par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Auérique US-A-4394774
Selon l'invention, on réalise d'abord une opération de construction d'images normales à partir des images & BR< haute définition, par filtrage passe-bas dans la trame à haute définition, en vue d'obtenir des trames normales après souséchantillonnage par deux ou par une puissance de deux dans les directions horizontale et verticale. Ces filtrages sont réalisés à l'aide de filtres ayant en vertical alternativement 2p et 2p+1 ou 2p-1 coefficients sur les trames paires et impaires respectivement (ou réciproquement), afin d'obtenir une bonne position de points sur chaque trame de l'image normale (après sous-échantillonnage).
Selon l'invention, on réalise d'abord une opération de construction d'images normales à partir des images & BR< haute définition, par filtrage passe-bas dans la trame à haute définition, en vue d'obtenir des trames normales après souséchantillonnage par deux ou par une puissance de deux dans les directions horizontale et verticale. Ces filtrages sont réalisés à l'aide de filtres ayant en vertical alternativement 2p et 2p+1 ou 2p-1 coefficients sur les trames paires et impaires respectivement (ou réciproquement), afin d'obtenir une bonne position de points sur chaque trame de l'image normale (après sous-échantillonnage).
Après avoir ainsi, à partir des lignes d'échantillonnage des trames impaire et paire de l'image à haute définition, recréé les lignes d'une image normale, c'est-8-dire des lignes aptes à s'entrelacer normalement une fois rassemblées, ces lignes recréées sont effectivement réimbriquées en format entrelacé avant d'être, comme précisé plus haut pour les images à haute définition, traitées de façon classique par transformation orthogonale, quantification, codage, et régulation de débit.
Selon l'invention, la façon d'obtenir le codage bi-canal recherché est d'une part d'opérer, aux fins de construction des images normales, le filtrage passe-bas particulier décrit ci-dessus, et d'autre part d'utiliser tout ou partie des coefficients ainsi obtenus (après transformation en cosinus discret dans la voie de traitement des image nodales) pour réaliser une prédiction des coefficients basse fréquence correspondants (c'est- & dire également après transformation orthogonale) dans la voie de traitement des images & haute définition.
Cette prédiction peut être faite par exemple par simple soustraction entre les coefficients de même position des deux voies de traitement, normale et à haute définition.
On peut envisager également un traitenent de prédiction plus complexe, consistant par exemple à apporter, à partir de la voie de traitement à haute définition, de légères distorsions sur l'image normale en vue d'optimiser corrélativement la prédiction sur l'image à haute définition. Un tel traitement peut être par exemple de multiplier par une même valeur tous les coefficients, après transfornation orthogonale dans la voie normale, ou bien de multiplier indépendamment chaque coefficient issu de cette transformation par une valeur particulière, venant de la voie à haute définition pour chaque coefficient.
La figure 1 montre un prenier mode de réalisation d'un dispositif de codage numérique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur cette figure, le dispositif de codage comprend deux voies de traitement 10 et 20 qui, à partir des mêmes images d'entrée à haute définition -images 1250 a., 50 Hz, 2:1, 1440 pts/2.- vont générer d'une part les informations de codage relatives aux images dites normales, ou compatibles parce qu'en mesure d'être transmises par des canaux de transmission de bande passante limitée, et d'autre part les informations de codage relatives aux images à haute définition, les unes et les autres ne pouvant être transmises par de tels canaux qu'après une réduction appropriée de la quantité d'informations à transmettre.
La voie de traitement 20 des images à haute définition comprend un étage de traitenent 200 comprenant lui-même un circuit 210 de transformation en cosinus discret, un circuit de quantification 230, un circuit de codage 240 et un circuit de régulation de débit 250. Entre les circuits 210 et 230 est inséré en série, selon l'invention, un circuit de prédiction 220 qui va être décrit plus précisément ci-dessous.
La voie de traitement 10 des images normales com- prend, elle, d'abord un circuit de filtrage 110, qui va également être décrit plus bas, puis un étage de traitement 100 comprenant lui-vene un circuit 120 de transformation en cosinus discret, un circuit de quantification 130, un circuit de codage 140 et un circuit de régulation de débit 150.
Le circuit de filtrage 110 comprend lui-même, en parallèle, deux filtres passe-bas 111 et 112, à 2p+1 ou 2p-1 coefficients verticalement pour les trames inpaires et à 2p coefficients verticalement pour les trames paires. On aurait pu, pour obtenir les images normales, procéder à un simple filtrage vertical pour chaque trame suivi du sous-échantillonnage par deux,par exemple au filtrage monodinensionnel dit Wnaximally flat" décrit par exemple dans le rapport IBA 112/81, "The sampling of television images", G.J. Tonge,
Independant Broadcasting Authority, Crawley Court,Winchester,
Hants. S021,2QA. Cependant, à cause du format entrelacé des images, la position des points obtenus après sous-échantillonnage n'aurait pas été la bonne.
Independant Broadcasting Authority, Crawley Court,Winchester,
Hants. S021,2QA. Cependant, à cause du format entrelacé des images, la position des points obtenus après sous-échantillonnage n'aurait pas été la bonne.
En effet, comme le montre la figure 2, où l'on peut voir, représentés par une croix (HD), les points de deux trames impaire et paire entrelacées 1 et 2 à haute définition et, représentés par un cercle (TV), les points à obtenir dans les deux trames 1 et 2 à résolution normale correspondantes, les points obtenus sur la deuxième trame normale, si l'on applique deux fois un filtrage à 2p+1 coefficients, ne seraient pas les points Di, D2, D3, etc... souhaitables, mais des points E1, E2, E3, etc... de positions décalées, introduisant des distorsions.
On a remédié à cet inconvénient en prévoyant en parallèle les deux filtres passe-bas 111 et 112 travaillant alternativement selon que la trame est paire ou impaire, et permettant après sous-échantillonnage d'obtenir les points dans la bonne position. En outre, les bandes passantes verticales de chacun de ces filtres sont égales à environ 0,17 fois la fréquence de travail pour éviter, grâce à cette limitation de bande, tout risque de scintillement de ligne (ou effet Kell). La bande passante de filtre horizontal est, elle, égale à environ 0,25 fois ladite fréquence de travail.
Les trames à résolution normale ainsi obtenues alternativement (après aiguillage, sur l'un ou l'autre des deux filtres, des trames impaires et paires d'origine des images à haute définition) sont réimbriquées puis subissent les traitements déjà mentionnés dans les circuits 120 à 150.
Les signaux de sortie du circuit de quantification 130 sont envoyés non seulement vers le circuit de codage 140, mais éga liement vers un circuit de quantification inverse 135 dont la sortie est à son tour envoyée vers le circuit de prédiction 220 inséré dans la voie de traitement 20.
Les images, qu'elles soient normales ou à haute définition, sont découpées en blocs de taille identique balayés successivement et auxquels correspondent autant de points représentatifs desdits blocs. A chaque bloc de taille 8 x 8 pixels (1 pixel = un élément d'image, ou point) de l'image de résolution normale correspondont un bloc 16 x 16 pixels de l'image à haute définition, lorsque la résolution est double dans les deux directions horizontale et verticale. La transformation orthogonale, ici en cosinus discret, des blocs 8 x 8 pixels de l'image normale fournit des coefficients que, par notation abrégée, on désignera par blocs 8 x 8 DCT (de l'anglais Discrete Cosinus Transform). De même, la transformation orthogonale des blocs 16 x 16 pixels de l'image à haute définition fournit des blocs 16 x 16 DCT.
Ces derniers, au lieu d'être conservés tels quels pour envoi vers le circuit de quantification 230, sont fournis i 1 'une des entrées du circuit de prédiction 220 qui recoit sur l'autre la sortie du circuit de quantification inverse 135.Dans l'exemple ici décrit les coefficients des blocs 8 x 8 Da sont utilisés coite prédiction des coefficients basse fréquence des blocs 16 x 16 DCT de la voie i haute définition et sont, à cet effet, simplement soustraits des coefficients de sortie basse fréquence du circuit 210 de transformation en cosinus discret, les autres coefficients de sortie dudit circuit 210 restant inchangés Ce sont alors ces nouveaux blocs 16 x 16 DCT prédits qui constituent les signaux envoyés vers le circuit de quantification 230.On dispose maintenant, en sortie respectivement des circuits de régulation de débit 150 et 250, des informations relatives aux images de résolution normale, obtenues gracie à une construction originale par filtrages passe-bas verticaux spécifiques réalisés en alternance selon la parité des trames des images à haute définition d'origine, et des informations relatives aux images à haute définition, obtenues par une utilisation spécifique des signaux résultant desdits filtrages passe-bas verticaux.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on peut prévoir d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
En particulier, les filtres passe-bas verticaux pourraient présenter de légères variantes sans s'écarter des conditions qu'ils doivent respecter, à savoir leur nombre de coefficients, et leur fréquence de coupure de l'ordre du quart (au maximum) de la fréquence de travail afin de minimiser le phénomène de scintillement des lignes.Dans l'exemple de réalisation plus particulièrement décrit, le filtre vertical pour les trames paires comprend 16 coefficients
h(1) = h(16) = 1/512
h(2) = h(15) = 1/128 + 1/256 + 1/1024
h(3) = h(14) = -1/64 - 1/128 - 1/256 - 1/512
h(4) = h(13) = 1/1024
h(5) = h(12) = 1/64 + 1/128 + 1/256 + 1/512
h(6) = h(11) = 1/16 - 1/32 - 1/1024
h(7) = h(10) = 1/32 + 1/64 + 1/1024
h(8) = h(9) = 1/2 + 1/32, tandis que le filtre vertical pour les trames impaires comprend 15 coefficients
h(1) = h(15) = 1/64
h(2) = h(14 > = 0
h(3) = h(13) = -1/64 - 1/128 - 1/256 - 1/512 - 1/1024
h(4) = h(12) = 1/64 + 1/128 + 1/256 + 1/512
h(5) = h(11) = - 1/128 - 1/1024
h(6) = h(1O) = - 1/16 - 1/64 - 1/128
h(7) = h(9) = 1/4 + 1/32 + 1/1024
h(8) = 1/2 + 1/16 + 1/32 + 1/512 (ces coefficients des filtres sont présentés sous forme de somme de puissances de deux pour faciliter la réalisation matérielle desdits filtres).Les filtres passe-bas prévus sur la figure 1 sont des filtres bidinensionnels, dont les exemples ci-dessus montrent une réalisation. Le filtre horizontal sera, lui, dans les deux cas, un filtre du type naxixally flat (voir le docuvent déjà cité), par exemple aux coefficients suivants -1/32, 0, 9/32, 1/2, 9/32, O, -1/32.
h(1) = h(16) = 1/512
h(2) = h(15) = 1/128 + 1/256 + 1/1024
h(3) = h(14) = -1/64 - 1/128 - 1/256 - 1/512
h(4) = h(13) = 1/1024
h(5) = h(12) = 1/64 + 1/128 + 1/256 + 1/512
h(6) = h(11) = 1/16 - 1/32 - 1/1024
h(7) = h(10) = 1/32 + 1/64 + 1/1024
h(8) = h(9) = 1/2 + 1/32, tandis que le filtre vertical pour les trames impaires comprend 15 coefficients
h(1) = h(15) = 1/64
h(2) = h(14 > = 0
h(3) = h(13) = -1/64 - 1/128 - 1/256 - 1/512 - 1/1024
h(4) = h(12) = 1/64 + 1/128 + 1/256 + 1/512
h(5) = h(11) = - 1/128 - 1/1024
h(6) = h(1O) = - 1/16 - 1/64 - 1/128
h(7) = h(9) = 1/4 + 1/32 + 1/1024
h(8) = 1/2 + 1/16 + 1/32 + 1/512 (ces coefficients des filtres sont présentés sous forme de somme de puissances de deux pour faciliter la réalisation matérielle desdits filtres).Les filtres passe-bas prévus sur la figure 1 sont des filtres bidinensionnels, dont les exemples ci-dessus montrent une réalisation. Le filtre horizontal sera, lui, dans les deux cas, un filtre du type naxixally flat (voir le docuvent déjà cité), par exemple aux coefficients suivants -1/32, 0, 9/32, 1/2, 9/32, O, -1/32.
Une autre variante de réalisation peut concerner, comme on l'a vu dans la description du procédé selon l'invention, la construction des informations de codage de la voie de résolution normale. En effet, au lieu d'être envoyés directement sur le circuit de quantification 130, les coefficients des blocs 8 x 8 DCT transitent, dans le mode de réalisation de la figure 3, par un circuit d'optimisation de la prédiction 125, qui reçoit d'une part ces coefficients des blocs 8 x 8
DCT, d'autre part les coefficients des blocs 16 x 16 DCT, et dont la sortie est envoyée vers le circuit de quantification 130.
DCT, d'autre part les coefficients des blocs 16 x 16 DCT, et dont la sortie est envoyée vers le circuit de quantification 130.
Dans ur premier mode de réalisation, le circuit 125 d'optinisation de la prédiction comprend des multiplica- teur de chaque coefficient (sauf le premier correspondant å la composante continue) des blocs 8 x 8 DCT de la voie 10 par une même valeur liée à celle des coefficients des blocs 16 x 16
DCT correspondants de la voie 20. L'intérêt de cette opération est de modifier la dynamique de chaque bloc sans en modifier le niveau de gris moyen.
DCT correspondants de la voie 20. L'intérêt de cette opération est de modifier la dynamique de chaque bloc sans en modifier le niveau de gris moyen.
En effet, si l'on note lUs) l'ensemble des coefficients ordonnés d'un bloc 8 x 8 DCT et (U16) celui des 64 coefficients correspondants du bloc 16 x 16 DCT de la voie 20, et si l'on veut minimiser l'expression IIa(Ua) - (UlB)112 qui représente l'énergie de la différence entre les deux blocs correspondants, il faudra pour cela trouver la valeur optimale de a. Minimiser l'expression ci-dessus revient à minimiser l'expression a2 ll(Us)ll2 - 2 a(Us) (Ul6).Si (Us) = O, on
I'expression 2 IJ(U laissera (Us) à cette valeur, sinon on prendra pour a la valeur suivante
(Us).(Uis >
a
I l.(ue 12 ce qui peut encore être noté ainsi
I'expression 2 IJ(U laissera (Us) à cette valeur, sinon on prendra pour a la valeur suivante
(Us).(Uis >
a
I l.(ue 12 ce qui peut encore être noté ainsi
Si le coefficient a ainsi calculé est négatif, on le prendra égal à O pour ne pas introduire de distorsion trop grande.
Mais, d'une manière générale, cette opération est avantageuse, car elle introduit en pratique très peu de distorsion visuelle, les facteurs a calculés étant généralement proches de 1 et le changement de dynamique effectué étant de toute façon générateur de peu de perturbations pour l'oeil.
Dans un autre mode de réalisation, le circuit 125 d'optimisation de la prédiction comprend, de façon un peu plus complexe, des multiplicateurs de chaque coefficient (toujours sauf le premier) des blocs 8 x 8 DCT de la voie 10 par une valeur distincte liée aux valeurs des coefficients des blocs 16 x 16 DCT de la voie 20. Par rapport au cas précédent de la multiplication par une même valeur, cela revient à accepter une certaine distorsion sur chacun des coefficients du bloc considéré, en le multipliant maintenant par une valeur a pouvant, ici, varier sensiblement entre 0,5 et 2.
Le choix de la valeur a est par exemple réalisé de la façon suivante. Pour chaque coefficient uij d'un bloc 8 x 8 DCT ayant vij comme coefficient correspondant (c'est-àdire de même position) dans le bloc 16 x 16 DCT associé, on examine si vij est compris entre 0,5 uij et 2uij ou au contraire inférieur à 0,5 uij ou supérieur à :
- si vij est au noins égal à 0,5 uij et au plus égal å 2uij, on choisit alors uij = vij (la prédiction est parfaite aux erreurs de quantification près) ;
- si vij est supérieur à 2 uij, on nultiplie uij par 2.
- si vij est au noins égal à 0,5 uij et au plus égal å 2uij, on choisit alors uij = vij (la prédiction est parfaite aux erreurs de quantification près) ;
- si vij est supérieur à 2 uij, on nultiplie uij par 2.
Il est manifeste que la distorsion introduite par cette opération est d'autant plus grande que la plage des coefficients multiplicatifs , ici de 0,5 à 2, est plus large. Cependant les valeurs adoptées dans le cas présent semblent, d'après les essais effectués, réaliser un bon com- promis pour améliorer la qualité de la prédiction dans la voie 20 à haute définition sans trop dégrader, dans la voie 10 à résolution normale, les informations permettant la reconstitution des images compatibles.
On a décrit jusqu'à présent, un procédé et un dispositif effectuant le codage d'images à haute définition selon une approche numérique dite bi-canal explicité plus haut, mais il est manifeste que l'invention concerne égalenent un dispositif de décodage d'images codées selon ledit procédé ou par l'intermédiaire dudit dispositif de codage. La figure 4 montre un exemple de réalisation d'un tel dispositif de décodage com- prenant d'une part une voie 410 de traitement des informations codées et transmises correspondant aux images de résolution normale reconstituées à partir des images à haute définition et d'autre part d'une voie 420 de traitement des informations codées et transmises correspondant auxdites images à haute définition.Chaque voie 410 ou 420 comprend, de façon classique et comme décrit dans le document déjà cité, un circuit de décodage 411 ou 421, un circuit de quantification inverse 412 ou 422, et un circuit 414 ou 424 de transfornation orthogonale inverse (ici une transfornation en cosinus discret inverse).
Conformément à l'invention, un circuit 423 est en outre inséré en série dans la voie 420, entre le circuit 422 de quantification inverse et le circuit 424 de transformation inverse, en vue d'améliorer la reconstitution des images à haute définition à la réception. Ce circuit 423 réalise une addition des coefficients résultant de la quantification inverse dans la voie 410 et des coefficients basse fréquence correspondants de la voie 420. Les images à haute définition reconstituées, 1250 a., 50 Hz, 2:1, 1440 p./2, sont disponibles en sortie du circuit 424, tandis qu'en sortie du circuit 414 sont présentes les images 625 a., 50 Hz, 2:1, 720 p/a. dites compatibles, ou à résolution normale.
Claims (10)
1. Procédé de codage numérique d'images de télévision à haute définition, caractérisé en ce qu'il comprend, pour la définition d'informations codées à transmettre relatives à la fois à ces images et à des images de résolution plus faible, les opérations suivantes
(a) traitement de filtrage passe-bas opérant alternativement sur les trames iapaires et paires des images à coder pour reconstituer des images de résolution plus faible que celle desdites images
(b) traitement, en parallèle, desdites images à haute définition et desdites images de résolution plus faible, par transformation orthogonale, quantification, codage et régulation de débit, ledit traitement des images à haute définition opérant lui-même par une prédiction utilisant au aoins une coaparaison des signaux numériques constitutifs respectivexent desdites images à haute définition et desdites images de résolution plus faible.
2. Dispositif de codage numérique d'images de télévision pour la aise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en parallèle sur l'entrée du dispositif recevant des images de télévision à haute définition, une première voie de traitement d'images de résolution normale et une deuxième voie de traitement d'images à haute définition opérant l'une et l'autre, pour la génération des informations codées à transmettre, par transformation orthogonale, quantification, codage, et régulation de débit, en ce que la première voie est précédée d'un circuit de filtrage passe-bas opérant alternativement pour les trames impaires et pour les trames paires desdites images d'entrée pour reconstituer à l'entrée de cette première voie des images de résolution normale, et en ce que la deuxième voie comprend, entre les moyens de transformation orthogonale et les moyens de quantification , un circuit de prédiction opérant par soustraction entre les coefficients dits premiers des blocs d'image de la première voie et les coefficients basse fréquence correspondants dits deuxièmes des blocs d'image de la deuxième voie.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de filtrage passe-bas comprend en parallèle deux filtres passe-bas ayant respectivement 2p et 2p+1, ou 2p-1, coefficients selon que la trame filtrée est paire ou impaire, ou respectivement.
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le circuit de prédiction reçoit les coefficients des blocs d'image de la première voie par l'in termédiaire d'un circuit de quantification inverse placé en série avec les moyens de quantification de ladite première voie et à la suite de ceux-ci.
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la première voie comprend, entre les moyens de transformation orthogonale et les moyens de quantification, un circuit d'optimisation de la prédiction recevant d'une part lesdits premiers coefficients résultant de la transformation orthogonale dans la première voie et d'autre part lesdits deuxièmes coefficients basse fréquence correspondants résultant de la transformation orthogonale similaire dans la deuxième voie, et fournissant auxdits moyens de quantification des coefficients résultant de la multiplication des premiers coefficients par une même valeur liée à celle des deuxièmes coefficients.
6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la première voie comprend, entre les moyens de transformation orthogonale et les moyens de quantification, un circuit d'optimisation de la prédiction recevant d'une part lesdits premiers coefficients résultant de la transformation orthogonale dans la première voie et d'autre part lesdits deuxièmes coefficients basse fréquence correspondants résultant de la transformation orthogonale dans la deuxième voie, et fournissant auxdits moyens de quantification des coefficients résultant de la multiplication de chacun des premiers coefficients par des valeurs distinctes liées chacune à celles des deuxièmes coefficients.
7. Systèae de transmission d'images de télévision selon le principe d'un codage numérique de ces images suivant un schéma bi-canal permettant de distribuer ou stocker lesdites images avec des qualités différentes, ledit système com- prenant un étage d'émission d'images ainsi codées et un étage de réception des images ainsi transmises, caractérisé en ce que ledit étage d'émission comprend un dispositif de codage numérique d'images selon l'une des revendications 2 & 6.
8 Etage d'émission pour système de transmission d'images de télévision selon le principe d'un codage numérique de ces images suivant un schéma bi-canal permettant de distribuer ou de stocker lesdites images avec des qualités différentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de codage numérique d'images selon 1 'une des revendications 2 à 6.
9. Dispositif de décodage d'images de télévision codées par mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en parallèle deux première et deuxième voies de traitement d'informations codées et transmises correspondant respectivement d'une part à des images de faible résolution et d'autre part à des images à haute définition, ledit traitement opérant par décodage, quantification inverse et transfornation orthogonale inverse, et en ce qu'un circuit d' amélioration de la reconstitution des images à haute définition est inséré dans ladite deuxième voie de traitement d 'informations codées correspondant aux images à haute définition, ledit circuit recevant les sorties des circuits de guantification inverse des deux voies et fournissant au circuit de transformation orthogonale inverse de ladite deuxième voie des coefficients résultant de l'addition des coefficients de sortie du prenier circuit de quantification inverse et des coefficients basse fréquence correspondants de sortie du deuxième circuit de quantification inverse.
10. Etage de réception pour système de transmission d'images de télévision selon le principe d'un codage numérique de ces images suivant un schéma bi-canal permettant de distribuer ou de stocker lesdites images avec des qualités différentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de de- codage selon la revendication 9.
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