FR2699780A1 - Dispositif de traitement récursif de signal vidéo comprenant une pluralité de branches. - Google Patents

Abstract

Dispositif de traitement récursif de signal vidéo comprenant une pluralité de n branches, de traitement récursif en parallèle d'un signal vidéo, comportant chacune au moins une structure (1, 2, 3, 4) dite de BANQUE DE MEMOIRE qui inclut: - des moyens de démultiplexage du signal vidéo en une pluralité de n sections temporellement adjacentes T1...Tn de période T; - des moyens de décompression temporelle de chaque section T1... Tn, pour obtenir un étalement de chaque section décompressée sur une période nT; - des moyens de délai pour retarder chaque section décompressée d'un temps égal à la période T et pour aligner chaque section décompressée retardée avec la section décompressée non retardée ultérieure; et chacune de ces branches comportant en outre des moyens de traitement (11-21-31; 12-22-32; 13-23-33; 14-24-34) opérant en parallèle et couplés aux sorties des structures de BANQUE DE MEMOIRE, pour traiter de manière récursive une desdites sections temporellement adjacente avec au moins une boucle de contreréaction 21a-21b-31a; 22a-22b-32a; 23a-23b-33a; 24a-24b-34a). Application: Codeurs pour signaux vidéo à haute définition.

Description

"Dispositif de traitement récursif de signal vidéo comprenant une

pluralité de branches"

Description:

L'invention concerne un dispositif de traitement

récursif de signal vidéo, comprenant une pluralité de branches.

L'invention trouve son application dans la réalisation de dispositifs de traitement de signal vidéo avec estimateur de vecteurs de mouvement pour les systèmes de codage et décodage dans le domaine de la télévision à haute définition (HD). Un dispositif de traitement de signal vidéo à haute définition (HD) est déjà connu de la publication "Research Disclosure, September 1991, 643 32903 " Cette publication divulgue un système pour traiter un signal de télévision à haute définition (HD) ayant deux fois le nombre de lignes et deux fois le nombre de pixels par ligne en comparaison d'un signal de télévision à définition normale (ND) Ce signal de télévision à haute définition peut, selon la publication citée, être aisément affiché sur un écran à affichage multiple formé de 2 x 2 moniteurs à définition normale (ND) Ainsi chaque moniteur affiche un quart du signal à haute définition, ce quart ayant le nombre de lignes, et le nombre de pixels par ligne d'un signal à définition normale (ND) S'il en est besoin, chacun de ces quadrants formé d'un quart du signal d'origine, peut lui-même être affiché sur un écran à affichage multiple, de type connu en soi, ce qui résulte dans l'affichage du signal à haute définition de départ (HD) en utilisant par exemple 4 x 4 ou bien 6 x 6 moniteurs à définition normale (ND). Selon le document cité, le même principe permet également d'enregistrer un signal à haute définition (HD) au moyen de 2 x 2 dispositifs d'enregistrement, qui enregistrent chacun seulement un quart des informations transportées par le

signal à haute définition de départ.

Par signal de télévision à haute définition, il faut entendre, à ce jour, un signal pour l'affichage sur écran de 1250 lignes, avec 1728 points ou pixels par ligne selon un

système dit entrelacé.

Par système entrelacé, il faut entendre que chaque image (en anglais FRAME) de 1250 lignes est composée de deux trames (en anglais FIELD) comprenant chacune la moitié des 1250 lignes Parmi ces deux trames, l'une est dite PAIRE et comprend toutes les lignes de rang pair de l'image, et l'autre est dite IMPAIRE et comprend toutes les lignes de rang impair de l'image Ces deux trames, ou sous-ensembles de lignes, sont superposables. L'image de télévision est affichée sur un écran au moyen d'un balayage temporel qui, à un instant initial débute en haut et à gauche de l'écran; qui se poursuit en affichant la première ligne de la première trame vers la droite en un temps t; qui se poursuit en affichant la ligne en dessous, dans la même trame, de la gauche vers la droite en un temps t égal; et ceci de haut en bas et de gauche à droite jusqu'à l'affichage de la totalité de la première trame Un balayage temporel identique de haut en bas et de la gauche vers la

droite affiche ensuite toutes les lignes de la seconde trame.

Typiquement, à ce jour, les dispositifs d'affichage de signaux de télévision affichent 25 images par seconde, c'est-à-dire 50 trames par seconde Des dispositifs de ce type sont référencés par:

1250/50/2:1

o 1250 est le nombre de lignes de l'image, 50 est le nombre de trames affichées par seconde et 2:1 représente le nombre de

trames entrelacées par image.

Dans un tel système à haute définition, en 1

seconde, on affiche 25 images, ou encore 50 trames C'est-à-

dire qu'il faut un temps t = 32 ls pour balayer une ligne, et

un temps T = 20 ms pour balayer une trame.

Un tel signal vidéo à haute définition contient 4 fois le nombre d'informations comparé à un signal vidéo à définition normale Il apparaît alors un problème dans le traitement de ces images à haute définition, car la fréquence de travail (en anglais CLOCK FREQUENCY) devient bien supérieure aux possibilités technologiques actuelles Typiquement, en haute définition, la fréquence de travail serait de 108 M Hz alors que la plupart des composants actuellement connus limitent la fréquence de travail à une trentaine de M Hz, typiquement 27 M Hz correspondant à la télévision à définition normale. Cet accroissement d'informations contenues dans le signal vidéo, ainsi que cet accroissement de la fréquence de travail (clock frequency) résultent donc dans des problèmes de traitement du signal numérisé du fait que les composants nécessaires à mettre en oeuvre ces traitements sont à ce jour

incapables de travailler à de telles fréquences.

Le document cité au titre d'état de la technique enseigne que pour résoudre ce problème, il est utile de transformer le déroulement du traitement à vitesse élevée, en plusieurs branches de traitement à vitesse moins élevée A cet effet, le dispositif connu effectue un démultiplexage du signal vidéo tridimensionnel en quatre quadrants adjacents Par tridimensionnel il faut entendre les deux dimensions spatiales définissant le plan d'affichage et la dimension temporelle du balayage Le démultiplexage connu est donc réalisé de manière bidimensionnelle dans l'espace, chaque trame de l'image haute définition étant divisée en quatre quadrants de trames spatialement adjacents, et à définition normale, c'est-à-dire contenant chacun un nombre d'informations correspondant à une

trame entière à définition normale.

Dans de nombreuses applications, et en particulier dans les applications à des systèmes de codage mentionnés plus haut, on est amené à traiter des séquences d'images numérisées et spécialement à détecter l'existence de mouvements d'une

séquence à l'autre.

Un but de l'invention est de fournir un dispositif de traitement d'image à haute définition qui applique la technique de démultiplexage du signal en sections adjacentes à

la mise en oeuvre d'un estimateur de mouvements.

La combinaison de la technique de démultiplexage en sections adjacentes avec l'estimation de mouvement bénéficie des avantages déjà mentionnés de vitesse plus basse des opérations de traitement de signal numérisé, et de réalisations plus simples utilisant des modules à définition normale Ainsi des modules prévus pour l'estimation de mouvement en définition normale (ND) peuvent aussi être utilisés pour l'estimation de

mouvement en haute définition.

Il est en particulier déjà connu de l'état de la technique un estimateur de mouvement mettant en oeuvre une méthode récursive de traitement du signal Ce dispositif est

décrit dans la demande de brevet européen EP-A-o 415 491.

Dans une mise en oeuvre préférentielle de l'algorithme d'estimation de mouvement qui est décrite en détail dans ce second document cité au titre d'état de la technique, et en référence avec sa figure 2, un vecteur de mouvement -7 (x,y,t), estimé au temps t pour un bloc dit courant disposé spatialement aux coordonnées (x,y) d'une trame, dépend de deux vecteurs de prédiction spatiale, l'un dit vecteur spatial gauche qui s'exprime par -T(x-1, y-1, t) et l'autre dit vecteur spatial droit qui s'exprime par 1 (x+ 1, y-1, t) calculés dans la même trame que le bloc courant, et dépend en outre de deux vecteurs de prédiction à la fois temporelle et spatiale, l'un dit vecteur temporel gauche qui s'exprime par v(x-2, y+ 2, t-1) et l'autre dit vecteur temporel droit qui s'exprime par (x+ 2, y+ 2, t-1) calculés dans la trame précédente. Cela revient à dire que dans le dispositif d'estimation de mouvement connu de ce second document cité, chaque vecteur estimé dépend d'estimations préalables à des

positions spatiales différentes.

Il en résulte que, si l'homme du métier veut traiter un image à haute définition formée des quatre quadrants adjacents comme divulgué par le premier document cité, en utilisant l'algorithme d'estimation de mouvement divulgué par le second document cité, il apparaît des problèmes sur les bordures adjacentes des quatre quadrants, car l'estimation de mouvement dans chaque quadrants dans les blocs situés en bordure des quadrants nécessite la connaissance préalable des

données contenues dans un autre ou dans les autres quadrants.

Le traitement en parallèle des données de chacun des quatre quadrants spatialement adjacents se révèle donc difficile à

proximité des bords adjacents des quadrants.

D'une manière générale, il apparaît qu'une estimation de mouvement en haute définition (HD) ne peut pas être réalisée avec quatre estimateurs de mouvement à définition normale (ND) du type précité, lorsque ces quatre estimateurs

sont montés en parallèle et travaillent indépendamment.

Un but de l'invention est donc de fournir un dispositif de traitement d'image vidéo à haute définition (HD) avec des moyens de démultiplexage du signal vidéo en sections adjacentes, qui puisse être appliqué à l'estimation de mouvement en mettant en oeuvre des moyens de traitement à

définition normale.

Ce but est atteint avec un dispositif de traitement récursif de signal vidéo comprenant une pluralité de n branches, pour traiter en parallèle et de manière récursive, chacune une section d'une pluralité de N sections adjacentes d'un signal vidéo, chacune de ces branches comportant au moins une structure dite de BANQUE DE MEMOIRE (en anglais: MEMORY BANK) qui inclut: des moyens de démultiplexage du signal vidéo en une pluralité de N sections temporellement adjacentes Tl Tn de période égale à une période dite simple T; des moyens de décompression temporelle de chaque section temporellement adjacentes Tl Tn, pour obtenir un étalement de chaque section décompressée sur une période dite décompressé de durée n T; des moyens de délai pour retarder chaque section décompressée d'un temps égal à la période simple T et pour aligner chaque section décompressée retardée avec la section décompressée non retardée ultérieure; et chacune de ces branches comportant en outre des moyens de traitement opérant en parallèle et couplés aux sorties des structures de BANQUE DE MEMOIRE, chacun de ces moyens de traitement traitant de manière récursive une desdites sections temporellement adjacente avec au moins une boucle de contreréaction. L'avantage de ce dispositif est que, dans le traitement récursif des sections adjacentes, il n'y a plus maintenant de problèmes liés aux bordures des quadrants spatialement adjacents, puisque les sections sont temporellement adjacentes, et que, ainsi, chaque section

contient toutes les informations spatiales.

Dans une mise en oeuvre particulière, ce dispositif est caractérisé en ce que, dans chaque branche de traitement d'une section temporelle, les moyens de traitement incluent une structure de FORMATAGE pour fournir une partition de chaque section temporelle en blocs spatiaux adjacents, dans un horizon de recherche; des structures d'estimation récursive de vecteurs de mouvement affectés à chacun des blocs spatiaux de chaque

section temporelle.

L'avantage de ce dispositif est que, dans le traitement récursif des sections adjacentes, les moyens de délai fournissent au moyen de traitement toutes les informations temporelles nécessaires, du fait que dans le temps, toutes les informations spatiales d'une section sont disponibles en même temps Il n'y a donc plus maintenant de problèmes liés aux bordures des quadrants adjacents, qui apparaissaient aussi lorsque des informations spatiales devaient être recherchées de manière temporelle, dans une autre

trame que la trame courante.

Dans une mise en oeuvre particulière, ce dispositif est caractérisé en ce que, dans chaque branche de traitement, les structures d'estimation récursive incluent: une structure de CORRELATION pour calculer des erreurs entre, d'une part une fonction caractéristique de chacun des pixels d'un bloc courant à estimer, et d'autre part des fonctions caractéristiques respectives des pixels correspondants de plusieurs blocs dits de prédiction une structure d'ESTIMATION pour affecter un vecteur de mouvement au bloc courant déterminé comme le vecteur qui correspond à un bloc de prédiction dont la fonction caractéristique minimise ou optimise l'erreur calculée par la structure de CORRELATION, pour stocker les données relatives aux vecteurs de mouvements calculés pour les blocs de la même section temporelle estimés précédemment, chaque structure d'ESTIMATION ayant une sortie pour les données relatives à ces

vecteurs de mouvement.

Ainsi, ce dispositif peut être appliqué à un dispositif de traitement de signal du type estimateur récursif

de mouvement.

L'invention est décrite ci-après en détail, en référence avec les figures annexées dont: la Fig 1 qui représente schématiquement une composition de structures fonctionnelles pour réaliser un dispositif de traitement récursif du signal appliqué à l'estimation de vecteurs de mouvement; la Fig 2 qui est un chronogramme montrant l'apparition et la durée des trames dans chaque branche du dispositif de la Fig 1; la Fig 3 illustre la procédure de construction de blocs de prédiction par l'utilisation de vecteurs de prédiction; la Fig 4 illustre une procédure non exhaustive du choix des vecteurs de prédiction. La présente invention prend en compte que, au vu du taux élevé de données à traiter en télévision à haute définition, il est utile de paralléliser le traitement de ce signal vidéo à fréquence élevée en plusieurs branches dans

lesquelles le traitement est effectué à fréquence moins élevée.

A la différence du dispositif connu de l'état de la technique, le dispositif décrit ci-après repose sur un démultiplexage temporel, qui fournit des sections

temporellement adjacentes, et non plus spatialement adjacentes.

L'invention concerne ensuite l'application de cette technique de démultiplexage en sections temporellement

adjacentes à la mise en oeuvre d'un estimateur de mouvement.

L'application de la technique de démultiplexage temporel à l'estimation de mouvement n'est pas simple En effet, il apparaît que l'estimation de mouvement ne peut pas être effectuée au moyen d'une pluralité d'estimateurs travaillant en parallèle et chacun appliqué de manière complètement indépendante à chacune des branches relatives aux différentes

sections temporellement adjacentes.

D'une manière générale, le système d'estimateur de mouvement utilisé dans le présent dispositif de traitement de signal est fondé sur la partition de chaque trame à traiter, selon des blocs Cet estimateur de mouvement cherche à estimer, à un instant t, dans une trame Tn, pour un bloc courant repéré par ses coordonnées spatiales (x,y), un vecteur de mouvement e(x,y,t) Ce vecteur de mouvement dépend de plusieurs prédictions spatiales et de plusieurs prédictions spatiotemporelles Ce qui fait que les calculs réalisés dans l'estimateur demandent du temps, et nécessitent des

informations relatives à des blocs dans la trame précédente.

Pour résoudre les problèmes liés à la fréquence de travail qui ne doit pas être trop élevée, pour permettre de réaliser le dispositif au moyen de structures existant à ce jour sur le marché, et pour résoudre les problèmes liés au temps nécessaire aux calculs dans l'estimateur de mouvement, le dispositif de traitement récursif du signal vidéo comprend: des moyens de démultiplexage du signal vidéo en une pluralité N de sections temporellement adjacentes, de périodes égales à une période dite simple T, référencées Tl, T 2 Tn; des moyens de décompression temporelle de chaque section d'une valeur N fois sa période pour obtenir l'étalement de chaque section décompressée sur une période dite période décompressée n T; des moyens de délai pour retarder chaque section d'un temps égal à la période simple T et aligner chaque section décompressée retardée sur la section décompressée non retardée

adjacente ultérieure.

Dans un exemple de mise en oeuvre, les sections temporelles sont les trames consécutives d'une image à haute définition Le démultiplexage fournit 4 trames Tl, T 2, T 3, T 4 qui sont traitées dans 4 branches de traitement de signal disposées en parallèle Chaque branche de traitement de signal ne traite donc qu'une trame toutes les quatre trames, ce qui laisse libre trois périodes de trame Chaque trame est donc décompressée temporellement et étalée sur 4 périodes dans chaque branche de traitement du signal Dans la mise en oeuvre d'un estimateur de mouvement appliqué sur chaque trame, il est nécessaire aussi de disposer d'informations spatiales relatives à la trame précédente Chaque trame décompressée est donc décalée temporellement par un délai égal à une période de trame et alignée avec la trame suivante dans laquelle est effectuée

l'estimation de mouvement.

traitement comprend une structure de FORMATAGE pour effectuer la partition spatiale de chaque section temporelle en blocs repérés par des coordonnées spatiales et temporelles, et un horizon de recherche, autour de chaque bloc; une structure d'estimation, laquelle stocke des valeurs de vecteurs de prédiction pour réaliser l'estimation de mouvement relative aux blocs d'une section temporelle donnée; une structure de CORRELATION pour calculer l'erreur sur une fonction de niveaux de gris (ou de luminance) entre le bloc courant et des blocs dits de prédiction obtenus au moyen des vecteurs de prédiction et des moyens de CONTREREACTION pour fournir en retour à la structure d'ESTIMATION les erreurs calculées relatives à tous les vecteurs de prédiction, pour estimer le vecteur de mouvement du bloc courant comme celui qui correspond à l'erreur optimisée dite erreur optimale Par erreur optimale, on entend que l'estimateur peut calculer soit l'erreur minimale relative à tous les vecteurs, soit favoriser certains vecteurs plus que d'autres (par exemple ceux qui viennent de la même trame, par rapport à ceux de la trame précédente) et calculer l'erreur

ainsi optimisée qui en résulte.

Dans une mise en oeuvre particulière o l'estimation de mouvement prend en compte des vecteurs de prédiction relatifs à une autre section temporelle que celle qui contient le bloc courant à estimer, les moyens de contreréaction comprennent des moyens de couplage pour véhiculer l'information relative aux vecteurs de prédiction stockés dans la structure d'ESTIMATION d'une autre branche que celle de la section temporelle concernée et des moyens de délai

pour rendre l'information disponible au bon moment.

Le but d'un estimateur de mouvement dans un système codeur-décodeur à haute définition est de réaliser par exemple le calcul des vecteurs de mouvements des trames paires non transmises par un système codeur, pour permettre la transmission des valeurs de ces vecteurs au système décodeur de transmises par un système codeur, pour permettre la transmission des valeurs de ces vecteurs au système décodeur de manière à donner à ce dernier les moyens de reconstruire les

trames manquantes par interpolation.

La méthode utilisée dans l'estimateur de mouvement décrit ci-après est une méthode de corrélation bloc par bloc dite BMA (de l'anglais Block Matching Algorithm) L'estimateur de mouvement recherche un vecteur de mouvement optimisé pour un bloc donné et dans une trame donnée, par rapport à une ou plusieurs trames de référence Il établit la corrélation entre ce bloc et d'autres blocs de la ou des trame(s) de référence compris dans un horizon de recherche L'horizon de recherche est défini par la distance maximale à laquelle on a tout lieu de penser que l'on peut raisonnablement retrouver ce bloc dans

les deux directions spatiales: horizontale et verticale.

L'amplitude de la fenêtre de recherche ainsi définie est appelée horizon de recherche On définit cette amplitude en nombre de pixels dans la direction horizontale le long des lignes de gauche à droite, et en nombre de lignes dans la

direction verticale de haut en bas.

Dans un exemple, l'horizon de recherche peut être égal à (-6, + 6) pixels et lignes dans une trame Tn de période T = 20 ms Dans un autre standard de définition, l'horizon de

recherche pourrait être plus étendu.

L'estimation de mouvement repose par exemple sur une méthode récursive tridimensionnelle de corrélation de blocs, dite 3 D-RSB (de l'anglais Three-Dimensional-Recursive Block Matching) selon laquelle la corrélation est établie entre des blocs donnés considérés d'une part dans la même trame que

le bloc courant et d'autre part dans la trame précédente.

La Fig 1 représente schématiquement des structures fonctionnelles pour réaliser le dispositif de traitement

récursif du signal, dans un exemple non limitatif.

Ce dispositif comprend d'abord quatre branches parallèles qui comportent respectivement: A/ des structures dites de BANQUE DE MEMOIRE 1, 2, 3, 4 Ces structures reçoivent chacune respectivement le signal vidéo appelé INPUT appliqué à l'entrée 10, à haute résolution et par exemple à 108 M Hz qui est le standard actuel Ces structures ont une première fonction qui est le démultiplexage temporelle La structure 1 de la première branche conserve toutes les informations relatives à toutes les premières trames de chaque groupe de 4 trames consécutives, c'est-à-dire T 1 et

T 5, etc Elle élimine les informations relatives à T 2, T 3, T 4.

La structure 2 de la seconde branche conserve toutes les informations relatives à toutes les deuxième trames de chaque groupe de 4 trames consécutives, c'est-à-dire T 2, T 6 etc Elle élimine les informations relatives à Tl, T 3, T 4, T 5, etc Il en est de même par permutation circulaire dans les structures de

BANQUE DE MEMOIRE 3 et 4.

Ces structures de BANQUE DE MEMOIRE ont une deuxième fonction qui est la décompression temporelle du signal: dans la première structure 1, la trame Tl de période T qui est ici 20 ms est décompressée pour occuper le temps laissé libre par l'élimination de T 2, T 3 et T 4 Après décompression temporelle, la période de la trame Tl (ou sa durée) est maintenant répartie sur 4 T, c'est-à-dire 80 ms et dure jusqu'à l'apparition de la trame suivante à traiter sur cette première

branche, c'est-à-dire T 5.

La Fig 2 qui est un chronogramme montrant l'apparition et la durée des trames dans chaque branche du dispositif de la Fig 1, montre que les structures de BANQUE DE MEMOIRE ont une troisième fonction qui est le décalage dans le

temps des trames respectivement traitées dans ces structures.

Ainsi dans la structure 1, la trame Tl est décalée d'une période T dite simple, par exemple 20 ms, de sorte qu'à la sortie IN 1 D de la première structure 1, cette trame Tl décalée référencée DT 1 se trouve disponible au même instant que la trame T 2 non décalée à la sortie IN 2 de la deuxième structure 2 De même dans la deuxième structure 2, la trame T 2 est décalée d'une période simple T de sorte qu'à la sortie IN 2 D de cette seconde structure 2, cette trame décalée DT 2 est disponible au même instant que la trame T 3 non décalée à la sortie IN 3 de la troisième structure Et ainsi de suite dans chaque structure de BANQUE DE MEMOIRE, comme il ressort de

l'enseignement des Fig 1 et Fig 2.

Aux sorties INI, IN 1 D, IN 2, IN 2 D des structures 1, 2, 3, 4 de BANQUE DE MEMOIRE, les signaux sont à la

fréquence 27 M Hz par rapport à une entrée INPUT 108 M Hz.

Chaque branche parallèle du dispositif de traitement de signal comporte ensuite respectivement B) des structures dites de FORMATAGE 11, 12, 13, 14 la première structure de FORMATAGE 11 dans la première branche reçoit la sortie IN 1 D ou sortie avec délai de la première structure de BANQUE DE MEMOIRE, et reçoit la sortie IN 2 ou sortie directe de la deuxième BANQUE DE MEMOIRE Ainsi dans la première structure de FORMATAGE 11, les trames DT 1

décompressée décalée, et T 2 décompressée sont en coïncidence.

De même, dans la deuxième structure de FORMATAGE 12, les trames DT 2 décompressée décalée et T 3 décompressée sont en coïncidence Par permutation circulaire, et au moyen de l'enseignement des Fig 1, et Fig 2, on obtient les trames traitées dans les troisième et quatrième structures de

FORMATAGE.

La fonction des structures de FORMATAGE 11, 12, 13, 14 disposées sur chacune des 4 branches de traitement en parallèle est de formater les trames pour les préparer à l'opération de corrélation effectuée dans la structure suivante dite BMA sur la branche Chaque structure de FORMATAGE effectue le découpage en blocs de chaque trame et présente à la structure suivante BMA d'une part le bloc à estimer, et d'autre part ce qu'on a défini plus haut comme horizon de recherche dans lequel se fait

l'estimation du bloc, dit bloc courant.

Chaque branche parallèle du dispositif de traitement de signal comporte ensuite respectivement C/ des structures dites BMA (de l'anglais: Block Matching Algorithm) ou encore dites de CORRELATION 21, 22, 23, 24 Ces structures BMA calculent pour un vecteur de déplacement donné v 1, i 2, 73, ou v 4 par exemple, l'erreur Err (BMA) dite erreur de corrélation du bloc à estimer par rapport à des blocs dans la trame précédente qui sont définis par le déplacement donné. La Fig 3 illustre la procédure Comme l'estimation se fait par rapport à la trame précédente, on définit d'abord le bloc courant Bl dans la trame courante Tl, on définit ensuite dans la trame précédente référencée To, le bloc Bo projection directe du bloc courant Bl, donc ayant les mêmes coordonnées spatiales, et on définit ensuite dans la trame précédente To un bloc Bv obtenu par l'application d'un vecteur de translation Q sur le bloc projection Bo Le vecteur v est un

vecteur de prédiction que l'on définira plus loin.

Chaque point ou pixel du bloc à estimer Bl a pour coordonnées (I,J) repérées respectivement horizontalement de gauche à droite, et verticalement du haut vers le bas dans le

bloc, et a un niveau de gris (ou fonction de luminance) X(I,J).

De même, chaque point ou pixel du bloc Bo obtenu par la

translation v a un niveau de gris Y(I,J).

D'une manière générale, la fonction de la structure BMA est par exemple d'effectuer la somme des différences, appelée Err(BMA) = Err (BMLA) = I)-Y(I, J) I,"J dans laquelle on effectue la somme de toutes les différences d'intensité entre touts les pixels des deux blocs Bl et Bv,

prises en parcourant tous les pixels respectifs de ces blocs.

Lorsque le bloc Bv se retrouve exactement en Bt par le vecteur de mouvement Y, alors tous les pixels des deux blocs Bv et Bt dans les deux trames consécutives après le mouvement Y, sont identiques Ce qui s'exprime par le fait que l'Err(BMA)

est minimale, ou optimale.

La structure de CORRELATION BMA a donc pour fonction de calculer pour plusieurs vecteurs qui lui sont

fournis Vi, V 2, v 3, v 4 etc, l'erreur Err(BMA) correspondante.

Ces vecteurs peuvent être fournis de différentes façons La Fig 4 illustre une procédure non exhaustive de choix de vecteurs dits de prédiction qui peuvent être appliqués dans la structure BMA Le bloc courant, ou bloc à estimer est représenté par Bi Il se trouve dans la trame courante Tl, aux coordonnées spatiales x,y et temporelle t On peut sélectionner les vecteurs de prédiction gauche vl(x-1, y-l, t) et droit v 2 (x+ 1, y-i, t) dans la même trame, situés de part et d'autre du bloc courant et au-dessus, donc déjà déterminés à l'instant o l'on cherche à réaliser l'estimation du vecteur de mouvement du bloc courant Bi Et on peut sélectionner en outre les vecteurs de prédiction gauche 73 (x-2, y+ 2,t-l) et droite v 74 (x+ 2, y+ 2, t-l), situés de part et d'autre du bloc courant avec un bloc d'espacement, et situés dans la trame précédente TO, donc déjà déterminés à l'instant o l'on cherche à réaliser

l'estimtion du vecteur de mouvement du bloc courant Bi.

Pour entrer en fonction, la structure BMA a besoin des données relatives au bloc courant Bl à estimer et des

vecteurs de prédiction cités plus haut.

Pour chacun des vecteurs de prédiction, la structure BMA calcule la position des blocs Bvl, Bv 2, Bv 3, Bv 4 relative auxdits vecteurs, puis l'erreur Err(BMA) correspondante La structure BMA fournit donc autant de résultats de calcul de Errl, Err 2, Err 3, Err 4 qu'on lui a fourni de vecteurs de prédiction vil, v 2, v 3, v 4, etc Il existe plusieurs autres méthodes pour choisir des vecteurs de prédiction Elles ne seront pas décrites plus avant mais peuvent sans inconvénient être utilisées en fournissant à la structure BMA les vecteurs de prédiction correspondants. Chaque branche parallèle du dispositif de traitement de signal comporte ensuite respectivement des structures d'ESTIMATION 31, 32, 33, 34 Dans la première branche la structure d'ESTIMATION 31 stocke les informations relatives aux vecteurs de prédiction tels que vi et v-2 et calculés dans la même trame, et donc dans la même branche, mais à un instant précédent Par contre la structure d'ESTIMATION 31 ne peut pas contenir les informations relatives à la trame précédente Ces informations sont à trouver dans la structure d'ESTIMATION 34 Elles sont ramenées par une boucle 34 a sur la

structure 31.

Au moment o l'on cherche à estimer le bloc courant B 1, la structure d'ESTIMATION 31 est déjà en possession des informations relatives aux vecteurs de prédiction vi, v 2 Donc la structure d'ESTIMATION 31 envoie à la structure BMA 21 les informations concernant le premier vecteur de prédiction v-i, par la voie 21 a La structure BMA 21 calcule alors l'erreur correspondante Errl et l'envoie à la structure d'ESTIMATION par la voie 21 b Ensuite la structure d'ESTIMATION 31 envoie à la structure BMA 21 les données concernant le vecteur de prédiction v-2 par la voie 21 a et la structure BMA renvoie l'erreur correspondante Err 2 par la voie 21 b à la structure d'ESTIMATION 31, etc Des opérations semblables sont effectuées ainsi de manière récursive entre les structures 22 et 32 par les voies 22 a, 22 b; entre les structures 23 et 33, par les voies 23 a,

23 b, entre les structures 24 et 34 par les voies 24 a, 24 b.

Entre les différentes structures d'ESTIMATION 31, 32, 33, 34 les voies 31 a, 32 a, 33 a, 34 a assurent la circulation des données concernant les vecteurs de prédiction déjà calculés Ces différentes voies qui assurent la récursivité des procédures de CORRELATION et d'ESTIMATION sont donc indispensables. Chaque fois qu'une structure d'ESTIMATION a reçu, provenant de la structure BMA correspondante, tous les calculs d'erreurs correspondant à tous les vecteurs de prédiction relatif au bloc courant Bl à estimer, cette STRUCTURE D'ESTIMATION sélectionne celui, parmi les vecteurs de prédiction qui correspond à l'erreur optimale, et affecte ce

vecteur audit bloc courant comme vecteur de mouvement estimé.

Puis la procédure se continue pour le bloc suivant choisi par un balayage de la trame traitée, de gauche vers la droite, et du haut vers le bas, jusqu'à ce que la trame

relative à la branche soit complètement traitée.

Durant le même temps les autres banches du dispositif effectuent un travail similaire sur les trames qui

leur sont attribuées.

Les structures d'ESTIMATION des quatre branches du dispositif de la Fig 1, fournissent chacune en sortie référencée respectivement MV 2, MV 3, MV 4, MV 5 les vecteurs de

mouvement des trames T 2, T 3, T 4, T 5 respectivement.

Ces sorties MV 2, MV 3, MV 4, MV 5 sont reportées à l'entrée d'un décodeur qui reconstruit une image haute définition à partir de ces données Le principe est de transmettre au décodeur les vecteurs des trames que l'on a supprimées au codage et qui de ce fait n'ont pas été transmises

au décodeur.

Ainsi, dans ce dispositif de traitement récursif du signal, on s'est affranchi des effets néfastes de reconstruction d'une image à haute définition à partir de

quatre quadrants spacialement adjacents.

On a ainsi construit un tel dispositif de structure

très simple en regard du taux d'informations traitées.

Dans le présent dispositif, on a cité la possibilité avantageuse de réaliser un démultiplexage temporel en quatre trames pour un signal de départ à 108 M Hz du fait de la limitation technologique actuelle des composants Il n'est cependant pas exclu dans l'avenir, avec les progrès technologiques des composants, de réaliser un dispositif de traitement récursif d'image à seulement deux branches en parallèle.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Dispositif de traitement récursif de signal vidéo comprenant une pluralité de N branches, pour traiter en parallèle et de manière récursive, chacune une section d'une pluralité de N sections adjacentes d'un signal vidéo, chacune de ces branches comportant au moins une structure ( 1,2,3,4) dite de BANQUE DE MEMOIRE (en anglais: MEMORY BANK) qui inclut: des moyens de démultiplexage du signal vidéo en une pluralité de N sections temporellement adjacentes Tl Tn de période égale à une période dite simple T; des moyens de décompression temporelle de chaque section temporellement adjacentes Tl Tn, pour obtenir un étalement de chaque section décompressée sur une période dite décompressé de durée n T; des moyens de délai pour retarder chaque section décompressée d'un temps égal à la période simple T et pour aligner chaque section décompressée retardée avec la section décompressée non retardée ultérieure; et chacune de ces branches comportant en outre des moyens de traitement ( 11-21-31; 12-22-32; 13-23- 33; 14-24-34) opérant en parallèle et couplés aux sorties des structures de BANQUE DE MEMOIRE, chacun de ces moyens de traitement traitant de manière récursive une desdites sections temporellement adjacente avec au moins une boucle de contreréaction 21 a-21 b-31 a

22 a-22 b-32 a; 23 a-23 b-33 a; 24 a-24 b-34 a).

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans chaque branche de traitement d'une section temporelle, les moyens de traitement incluent: une structure de FORMATAGE ( 21, 22, 23, 24) pour fournir une partition de chaque section temporelle en blocs spatiaux adjacents, dans un horizon de recherche; des structures d'estimation récursive de vecteurs de mouvement affectés à chacun des blocs spatiaux de chaque

section temporelle.

3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans chaque branche de traitement, les structures d'estimation récursive incluent: une structure de CORRELATION ( 31, 32, 33, 34) pour calculer des erreurs entre, d'une part une fonction caractéristique de chacun des pixels d'un bloc courant à estimer, et d'autre part des fonctions caractéristiques respectives des pixels correspondants de plusieurs blocs dits de prédiction; une structure d'ESTIMATION ( 41, 42, 43, 44) pour affecter un vecteur de mouvement au bloc courant déterminé comme le vecteur qui correspond à un bloc de prédiction dont la fonction caractéristique minimise ou optimise l'erreur calculée par la structure de CORRELATION, pour stocker les données relatives aux vecteurs de mouvements calculés pour les blocs de la même section temporelle estimés précédemment, chaque structure d'ESTIMATION ayant une sortie pour les données

relatives à ces vecteurs de mouvement.

4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans chaque branche de traitement, la structure de CORRELATION comprend des moyens pour construire des blocs de prédiction à partir de données relatives à des vecteurs de mouvement correspondant à des blocs déjà estimés dans la même section temporelle et à des blocs déjà estimés dans la section temporelle adjacente précédant celle du bloc courant, et des moyens pour déterminer lesdites fonctions caractéristiques des

pixels de ces blocs de prédiction.

Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les boucles de contreréaction comportent des moyens de couplage ( 31 a, 32 a, 33 a, 34 a) pour transmettre à la structure d'ESTIMATION d'une branche de traitement d'une section temporelle, les données relatives aux vecteurs de mouvement préalablement estimés des blocs de la section temporelle

adjacente précédente.

6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans chaque branche de traitement les boucles de contreréaction comportent des moyens de couplage ( 21 a, 22 a, 23 a, 24 a) pour fournir à la structure de CORRELATION de la branche concernée des données relatives à des vecteurs de mouvement préalablement estimés de blocs de la même section temporelle et de blocs de la section temporelle adjacente précédente, stockées dans la structure d'ESTIMATION de la branche, et des moyens de couplage en retour ( 21 b, 22 b, 23 b, 24 b) pour fournir à la structure d'ESTIMATION de la branche concernée les erreurs calculées par la structure de CORRELATION entre d'une part les fonctions caractéristiques d'un bloc courant et d'autre part les fonctions caractéristiques correspondantes des blocs de prédiction correspondant à ce bloc courant.

7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de couplage des contreréactions comprennent des moyens de délai pour transmettre les informations nécessaires à la construction des blocs de prédiction, au temps

requis par la structure de CORRELATION.

8 Dispositif selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que les sections

temporelles sont des trames (en anglais FIELD) d'images de télévision. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le nombre N est 4, c'est-à-dire que chaque branche traite une trame sur quatre du signal vidéo, que chaque trame est décompressée temporellement sur une période égale à 4 fois

sa période initiale ou période simple.

Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le nombre N est 2, c'est-à-dire que chaque branche traite une trame sur deux du signal vidéo, que chaque trame est décompressée temporellement sur une période égale à 2 fois sa

période initiale ou période simple.