FR2729527A1 - Transmission de donnees a haut debit dans les signaux tv, introduction de la tv numerique - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de transmission de données dans un canal de Télévision Analogique. Elle est particulièrement adaptée à l'introduction de manière compatible de la Télévision Numérique. Accessoirement, cet invention favorise le développement du format d'Image 16/9e. Il s'agit de ménager des ressources temporels dans les signaux de Télévision Analogique, y insérer les signaux additionnels et les en extraire à la réception pour les décoder. Une manière de ménager de telles ressources est la réduction du format de l'image 4/3 au 16/9e par des bandes noires constituées de lignes sans vidéo qui libèrent plus de 5,5 MHz à 7,45 MHz pendant le temps de leur diffusion de ces bandes. L'invention utilise la grande efficacité spectrale des modulations numériques pour y transmettre des débits de 4,6 à 6,3 Mbits/s, suffisant pour transmettre, avec le programme analogique, un ou plusieurs programmes de Télévision Numériques dont les débits de chacun varie selon sa qualité de 1,5 à 4,5 Mbits/s. Ce qui permet une transition douce vers le tout numérique en télévision.

Description

TRANSMISSION DE DONNEES A HAUT DEBIT DANS LES SIGNAUX TV,
INTRODUCTION DE LA TV NUMERIQUE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour transmettre des données numériques à haut débit dans tout canal occupé par des signaux de
Télévision Analogique. Plus généralement, elle se rapporte à la cohabitation simultanée et dans le même canal de signaux additionnels de diverses natures avec les signaux de programmes de Télévision Analogique. Elle est particulièrement utile à rintroduction compatible de la Télévision Numérique.
Dans ce qui suit, nous utiliserons le terme TVN pour désigner la Télévision Numérique et le terme TVA pour désigner la Télévision Analogique. La TVA couvre les systèmes de télévision noir & blanc et couleur actuellement en exploitation dans le monde.
Les informations utilisées dans ce document proviennent de diverses sources de vulgarisation de la TVN, du livre intitulé Cours fondamental de télévision1 de M R.
Besson, Editions Radio, et du rapport intitulé "Les nouvelles techniques de télévision" daté d'août 1993 produit par M X. Gouyou-Beauchamps pour les Ministres de l'industrie, des postes et télécommunications et du commerce extérieur, et de la communication.
D'autres informations sont issues de publications et brevets publiés dans le domaine du traitement et réduction de débit de l'image en codage de source, du codage de canal et de modulation pour la transmission de signaux numériques. De nombreuses publications ont été faites dans le domaine notamment par le CCETT (Centre Commun d'Etude de Télédiffusion et Télécommunications, Rennes).
Pour éviter les lourdeurs et les répétitions du texte et des figures dues aux dualités entre les aspects émission et réception, nous adoptons la convention suivante: les mots placés avant et après le signe t se rapportent respectivement aux aspects émission et réception. Dans les figures qui intègrent dans leurs illustrations les aspects émission et les aspects réception, lire de gauche à droite pour les aspects émission et de droite à gauche pour les aspects réception. Sauf indication contraire, les autres mots sont valables pour les deux aspects.
Les systèmes NTSC, SECAM et PAL sont des solutions différentes pour l'introduction compatibles de la couleur. Ils sont issus du vieux système américain noir & blanc à balayage horizontal. Ensemble, ils constituent la TVA. Le format de limage est en général de 4/3, c'est-à-dire 4 dimensions en largeur pour 3 dimensions en hauteur. Ces systèmes utilisent la modulation d'amplitude à bande latérale résiduelle (MABLR) pour transmettre les images dans un canal de 6 à 8 MHZ avec un talon de 0,75 MHZ ou bien 1,25 MHz. Les signaux analogiques de la TVA ont une trop grande occupation spectrale de fréquence à un moment où les techniques de TVN ont fait beaucoup de progrès et où des services de radiocommunication à forte valeur ajoutée sont à court de fréquences.
Sans que cela limite le champ d'application de l'invention, le SECAM (SEQuentiel A
Mémoire, mis au point par M H. de France), notamment dans sa version norme L en usage en France, sera utilisé dans ce qui suit comme exemple de TVA pour illustrer l'invention. C'est un système de télévision couleur à 625 lignes par image en deux trames d'entrelacement et 25 images par seconde. La largeur du canal est de 8 MHz, le son en norme L est positionné à 6,5 MHZ de la fréquence de la porteuse image. La vidéo occupe plus de 6 MHZ et le talon est de 1,25 MHz.
En TVN, les techniques numériques de traitement de l'image, de réduction de débit et de modulation ont fait d'énormes progrès. Ce qui permet aujourd'hui de transmettre dans un canal de 7 à 8 MHZ des débits utiles allant jusqu'à 30 Mbitsis soit une efficacité spectrale utile d'environ 4 bitsislHz. Un tel débit permet de passer un programme de télévision haute définition, de 6 à 10 programmes d'une qualité proche de la qualité
TVA dite qualité standard, ou bien jusqu'à 20 programmes de qualité magnetoscope grand public, dite qualité limitée, ou toute combinaison demandant au total un débit inférieur ou égal à 30 Mbits/s.
Les codages de source (traitement et codage de l'image, embrouillage, multiplexage1 réduction de débit...) ont fait l'objet d'étude et de normalisations internationales. II s'agit notamment de la série de norme MPEG de l'ISO en particulier la norme MPEG 2 qui s'applique à la distribution des images. du son et des services de données.
C'est une norme générique qui ne définit que les méthodes utilisées et laisse libre aux utilisateurs le choix des paramètres. Dans ces conditions, un même décodeur peut interpréter des flux numériques codés de différents débits correspondants à des applications et à des services de natures différentes. Pour la TVN, les débits possibles, aux diverses entrées et en sortie de codage de sources, sont à l'intérieur de la fourchette 1530 Mbits/s
La figure 1 donne une présentation générique du codeur/décodeur de source dans l'esprit de MPEG 2, relié à un codeur/décodeur de canal et à un modulateur/démodulateur, dans une situation d'émission/réception.Elle montre que le flût de données MPEG est constitué notamment par le multiplexage des données numériques d'un ou plusieurs programmes de TVN eux même constitués par le multiplexage des données numériques codées des différentes composantes possibles d'un programme: vidéo, son et données. Elle montre également que le codeur/décodeur est régi par un système de gestion et de contrôle commandé par l'extérieur, i.e. par l'opérateuritéléspectateur. Les commandes permettent d'élaborer les paramètres à l'émission tel que les débits et à la réception tel que le programme et le son choisis.
En TVN, le débit numérique relatif à un programme donne une indication sur la qualité de l'image ou du son à la réception. Mais cette qualité dépend aussi du contenu de l'image et de la taille des buffers utilisés à l'émission et à la réception pour disposer d'un débit constant. On peut ainsi coder un programme de TVN avec 3 Mbitsis pour une qualité globale proche de la qualité standard du NTSC. SECAM ou PAL.
Nous désignerons dans ce qui suit par TVNQS un programme de TVN de qualité standard qui suppose un débit net de 3 à 5 Mbitsis, et par TVNQL un programme de qualité limitée qui suppose un débit net de 1,5 à 2 Mbits/s. Remarquons cependant que la différence entre qualités, à l'intérieur d'une même classe, est peu perceptible par le téléspectateur moyen.
Les trois supports de transmission, que sont les stellites, le câble et le hertzien terrestre, sont envisagés pour la TVN. Aucune norme de codage de canal (protection contre les erreurs de transmission) ni de modulation ne sont aujourd'hui fixées pour le terrestre.
Les principaux acteurs de normalisation ont décidé, pour des raisons particulières, de régler la question d'abord pour le satellite puis pour le câble et en demier pour le terrestre. Cependant, la nature de chaque support laisse prévoir les types de modulation à retenir ou bien à éliminer. Nous nous intéressons ici à la diffusion hertzienne terrestre où les canaux sont rares, ce qui n'est pas le cas du câble et du satellite.
Les modulations transforment les données numériques en signaux radioélectriques complexes adaptés à la transmission radiofréquence. II y a au moins deux types de modulation à retenir pour la diffusion terrestre de la TVN: type monoporteuse à plusieurs états d'amplitude, de phase ou de fréquence comme la QAM et type multiporteuses comme l'OFDM-COFDM. Elles sont présentées dans ce qui suit.
Associées à des codes correcteurs d'erreurs, elles donnent des bilans de transmission très satisfaisants. Les informations numériques ainsi transmises résistent mieux que les informations analogiques aux perturbations dues au canal hertzien terrestre. En effet, des démonstrations, à l'occasion des divers salons sur la télévision du futur, ont montré que la puissance d'émission de la TVN est, selon le type de modulation et de protection, de 15 à 30 dB plus faible qu'en TVA pour des qualités comparables à la réception.
La modulation MABLR de type monoporteuse bien connue est utilisée pour transmettre les signaux analogiques de la TVA. Elle est applicable à transmission de signaux numériques de la TVN et permet de réutiliser les équipements de la TVA. Les N d'états logiques du signal correspondent N états de niveau électrique en bande de base (qui correspondent à plusieurs niveaux de gris du signal vidéo de la TVA). Le nombre N est choisi en fonction du débit à passer et du taux d'erreur accepté. Avec 8 ou 16 états on peut passer un débit net d'au moins 30 Mbitsis (pour un débit brut de plus de 40.5
Mbits/s) dans une bande de 8 MHz.Cette modulation est retenue pour le cible et elle est utilisable pour le terrestre en réception fixe dans les mêmes conditions que la TVA: antennes d'émission et de réception les plus hautes possible et puissance d'émission suffisante pour lutter contre les perturbations notamment les échos. Cette modulation est en grande partie compatible avec les équipements existants pour la TVA.
La modulation multifréquence connue sous les noms OFDM et COFDM (Orthogonal
Frequencies Division Multiplex, Codez OFDM) est décrite dans divers publications et brevets. Elle revient à répartir le débit numérique sur un ensemble de sousporteuses modulées. C'est a priori la plus adapté à la diffusion terrestre, en particulier à la réception mobile, à cause de sa résistance aux évanouissements. Elle est utilisée en radiodiffusion numérique du son, le DAB (Digital Audio Broadcasting), qui vise des récepteurs mobiles. Son efficacité spectrale dépend de la modulation des sousporteuses et reste comparable à celle de la MABLR, soit 30 Mbits/s net pour 64 états par sous porteuse.Elle nécessite cependant des équipements spécifiques proches de ceux utilisés pour le DAB qui sont encore à l'état de prototype.
La diffusion de données à haut débit en particulier pour la TVN comporte donc de nombreux avantages. Les solutions envisagées jusqu'ici pour introduire la TVN proposent d'utiliser pleinement des canaux identiques à ceux de la TVA. Cela ne pose pas de problème pour les supports satellite et câble, mais pour le hertzien terrestre.
Considérant que la compatibilité avec la TVA n'est pas possible, elles se heurtent à la rareté des fréquences et visent souvent les canaux dits tabous, qui sont les canaux adjacents aux canaux de la TVA normalement interdits et des canaux de la TVA des zones de couverture voisines. De telles solutions nécessitent des équipements et des infrastructures très coûteux pour garantir la qualité des signaux. Ils retardent ainsi considérablement l'avènement du numérique en terrestre.
On connaît déjà des systèmes de transmission de données utilisant les lignes de télévision. Mais ils se contentent des lignes TV pour transmettre des informations techniques et pour foumir des services particuliers de données comme le télétexte. La série de spécifications DIDON 1, 2 et 3 de l'UER (Union Européenne des
Radiodiffuseurs, Genève) décrit un tel système. Elle tient place de norme en Europe.
On y apprend que la modulation utilise deux états seulement pour une efficaåX spectrale de 1 bit/s/Hz et que la capacité brute d'une ligne est de 40 octets, soit 320.
Ces données sont insérées dans une partie des lignes invisibles. Les débits sont faible.
On connaît également la transmission de son numérique stéréo appelé NICAM. C'est une spécification d'origine britannique et qui tient place aujourd'hui d'une norme européenne. Le son numérique est transmis à l'aide d'une sous-porteuse surajoutée au signal de TVA et qui se place à 5,85 Mhz de la fréquence de l'image sans perturbation mutuelle ni avec l'image ni avec le son analogique qui n'en est séparé que de 150 kHz en Grande Bretagne et de 650 kHz en France. Le débit est moyen.
Le procédé et le dispositif selon l'invention apportent des solutions innovatrices à ces problèmes pour introduire facilement la TVN. progressivement, sans interruption de service, à moindre coût et de façon compatible avec la Télévision Analogique. Cette compatibilité signifie la cohabitation des signaux des deux technologies en même temps dans un même canal sans perturbation mutuelle sensible, avec la possibilité d'utiliser des infrastructures et des équipements communs notamment chez le téléspectateur.
Le procédé découle des remarques suivantes: - des programmes de télévision sont diffusés au format réduit par des bandes noires.
- la perte d'une partie de l'Image des programmes initialement au format 413, réduit par de telles bandes ou regardée en plein écran au format 16,9 (avec perte d'une partie de l'lmage) ne perturbe pas de manière significative le contenue subjectif de ces programmes, - la réduction de la définition verticale de l'image, ne perturbe pas de manière significative le contenue subjectif de ces programmes, c'est par exemple le cas du transcodage d'un système à 625 lignes vers un système à 525 lignes ou de la suppression d'une partie des lignes, une sur deux par exemple.
Les lignes supprimées et celle qui constituent des bandes noires sont autant d'intervalles de temps disponibles et utilisables pour diffuser d'autres signaux additionnels en particulier véhiculant des informations numériques.
Le procédé consiste à ménager et utiliser des ressources frequentielles ou temporelles dans le signal d'un programme de TVA pour y transmettre sans perturbation des signaux additionnels de natures diverses pouvant par exemple être numérique et contenir un ou plusieurs programme de TVN. L'utilisation des espaces rendus disponibles consiste à y insérer à l'émission, par multiplexage temporels ou fréquentiels, les signaux additionnels et de les en extraire à la réception.Dans le cas de siganux de TVN. les programmes de TVA et de TVN sont ainsi transmis en même temps et dans un même canal. avec la possibilité pendant la période de transition d'étaler les frais et les contraintes d'introduction sur plusieurs années. D'une manière détaillée. le procédé consiste à: - ménager dans les signaux de l'Image de TVA des intervalles de temps sans perturber significativement le contenu subjectif du programme, - insérer à l'émission dans ces intervalles par multiplexage temporel d'autres signaux additionnels - extraire ses signaux additionnels à la réception par démultiplexage temporel pour les exploiter.
- assurer toutes les fonctionnalités d'émission et de réception des signaux additionnels quand seuls ces derniers occupent le canal - assurer un fonctionnement normal de la Télévision Analogique quand seuls les signaux de celle-ci occupent le canal.
Cela n'exclut pas les ressources déjà disponibles dans le signal de TVA. Les lignes invisibles et les intervalles entre les raies du spectre de fréquence du signale vidéo sont autant de ressources déjà disponibles et utilisables. Pour les signaux numériques, le procédé consiste également à utiliser la grande efficacité spectrale des modulations numériques pour transmettre des données à hauts débits.
Pour le cas de l'introduction de la TVN. les signaux additionnels sont le résultat d'une modulation numérique par les données véhiculant des programmes numériques après codage de source et codage de canal. Le procédé selon Invention permet une transition progressive du tout analogique au tout numérique grâce aux deux derniers points du procédé.
Dans une forme préférentielle du procédé. pour ménager les intervalles de temps on utilise l'une au moins des méthodes suivantes: - la réduction du format de l'Image en introduisant une à quatre bandes noires bordant l'image reçue horizontalement ou verticalement - la réduction de la définition verticale de l'Image
La figure 1 montre un exemple de ces bandes noires réduisant au 1619 le forrnat de l'image pour un écran 4/3. Les bandes noires occupent 25% de l'écran et la vidéo est absente du signal de TVA pendant la diffusion de ces bandes.
La bande de fréquence disponible pendant la diffusion des bandes noires est selon b présence ou non de la sous-porteuse NICAM, de 5,5 à 6,2 MHz en vidéo bande de base, et de 6,75 à 7,45 MHz en radiofréquence après le filtrage de réduction d'occupation en fréquence du signal de rimage.
Une bande noire horizontale occupant la largeur de récran est réalisée en effectuant sur les lignes vidéo successives qui les composent rune au moins des opérations suivantes: - maintien du signal vidéo au niveau du noir ou au niveau de suppression - suppression de ces lignes par réduction à zéro de leur durée utile en juxtaposant les tops de synchronisation qui les encadrent - suppression de tous les tops de synchronisation ligne qui précèdent chacune d'elles - suppression de ces lignes en effectuant prématurément les retours de trames.
La suppression de ligne selon l'avant dernière méthode ci-dessus sert également pour la réduction de la définition verticale de l'image. Des deux dernières méthodes résultent une seule bandes noire, en bas de l'écran quand le retour de trame s'effectue de bas en haut et inversement.
Une bande noire verticale est obtenue en effectuant sur chaque ligne de l'Image vidéo l'une au moins des opérations suivantes: - maintient du signal vidéo au niveau du noir ou de suppression pendant un intervalle de temps pour chaque lignes placée au début et/ou à la fin de la ligne ce qui donne une ou deux bandes noires verticales à gauche etlou à droite de l'écran TV - anticipation du top de synchronisation ligne d'un temps identique pour chaque ligne; ce qui donne une bande noire à droite si le balayage horizontal se termine à droite et inversement.
Le dispositif,selon l'invention est un ensemble de modules,comporte, à l'émission, les moyens de ménagement d'espaces dans le signal de TVA, d'élaboration des signaux additionnels par exemple numériques et de leur insertion dans les espaces disponibles, et,à la réception, les moyens d'extraction de ces signaux et de leur décodage permettant de déduire par exemple le ou les programmes de TVN qui seraient ainsi véhiculés par les signaux numériques. La figure 3 donne un aperçu du dispositif selon une forme préférentielle générale de réalisation. Les données numériques sont insérées dans le signal de la TVA de contenu réduit par ménagement d'espaces temporels ou fréquentiels pour suivre ensuite le reste de la chaîne d'émission.
Pour la TVN, ce dispositif est particulièrement adapté à la période de transition où cohabiteraient les signaux de la TVA et de la TVN. Comme il sera montré plus loin, il est équipé des moyens nécessaires pour fonctionner en l'absence des signaux de la TVA et pour ne pas perturber celle-ci en absence des signaux numériques.
La figure 4 présente une chaîne de TVA et indique les points d'insertion/extraction notés à l'émission/réception P1 à P4. Ils correspondent à des états successifs du signal véhiculant l'image ou le son: P1 en bande de base, P2 après/avant modulation/démodulation par la fréquence intermédiaire FI, P3 aprèslavant transition à la fréquence FEIFI et P4 après/avant amplification/préamplification éventuelle.
II est important de noter que le multiplexage"démultiplexage dans respace herlåen aprèsiavant émission/réception n'est pas exclus. La figure 5 montre le dispositif selon une forme préférentielle détaillée de réalisation de l'invention. II est composé à l'émission de:: - un poste (1) pour ménager des espaces temporels dans le signal vidéo de Télévision
Analogique recevant en entrée les signaux vidéo et comportant les moyens pour réduire le format de l'image par au moins une bande noire ou de réduire la résolution verticale de celle-ci et foumir en ses sorties des signaux vidéo contenant les espaces temporels et l'information sur leurs emplacements dans le temps - un module de synchronisation (2) à l'émission recevant en son entrée les informations du poste précédent et comportant les moyens pour synchroniser le reste du dispositif sur les espaces temporels disponibles dans les signaux de Télévision Analogique - une mémoire d'adaptation de débit numérique contnu-discontinu (3) synchronisée par le module de synchronisation, recevant en son entrée à débit constant les données numériques à transmettre et comportant les moyens pour foumir en sa sortie ces données à débit discontinu ; les données numériques sont le résultat du codage de source et de canal de l'information à transmettre - un modulateur numérique (4) éventuellement également synchronisé, recevant en son entrée le débit numérique discontinu et équipé des moyens pour foumir en sa sortie les signaux modulés par les données numériques pour constituer un signal numérique de mêmes caractéristiques que le signal de l'image au point d'insertion - un multiplexeur temporel (5), synchronisé par le module de synchronisation, équipé des moyens pour insérer les signaux en sortie du modulateur numérique dans les espaces temporels disponibles dans les signaux de Télévision Analogique se trouvant en l'état de vidéo bande de base ou de radiofréquence au point d'insertion, et à la réception de: - un module (6) de détection des espaces temporels contenant les signaux numériques et qui comporte les moyens pour déduire et fournir en sortie l'information sur les emplacements dans le temps de ces espaces dans les signaux de tout canal de
Télévision Analogique reçu en entrée - un module de synchronisation (7) à la réception recevant en son entrée l'information du poste précédent et comportant les moyens pour synchroniser le reste du dispositif sur les espaces contenant les signaux numériques - un démultiplexeur temporel (8) synchronisé par le module de synchronisation et équipé des moyens pour extraire et fournir en sa sortie les signaux numériques des espaces temporels contenus dans les signaux traités par la chaine de réception de la Télévision
Analogique et se trouvant en l'état de vidéo bande de base après démodulation d'amplitude ou de radiofréquence après réception, la bande latérale étant réduite ou complète - un démodulateur numérique (9), éventuellement également synchronisé, recevant en entrée les signaux foumis par le démultiplexeur et équipé des moyens pour les démoduler et foumir en sa sortie un débit de données numériques discontinu - une mémoire d'adaptation de débit numérique discontinu continu (10) synchronisée par le module de synchronisation, recevant en entrée les données à débit discontinu et équipée de moyens pour fournir en sortie un débit constant de données L'insertion/extraction à l'émission/réception des signaux en sortie/entrée du modulateur/démodulateur numérique s'effectue en un point quelconque de la chaîne technique dans l'émetteur/récepteur de TVA ou dans l'espace hertzien quand les signaux sont émis/reçus à l'aide d'émetteurs/récepteurs spécialisés
L'exemple de réalisation décrit dans les paragraphes qui suivent découle directement de la forme préférentielle du dispositif décrit plu haut. Il a pour objet de bien illustrer l'invention par des chiffrages précis sans que cela limite le champ d'application de l'invention aux chiffres et au choix de modules ou composants indiqués.
Les intervalles de temps ménagés dans les signaux sont matérialisés par deux bandes noires de dimensions égales bordant l'Image en haut et en bas et la réduisant au format 1619 et occupant 25% de la surface de l'écran. Dans notre réalisation, le nombre total des lignes qui les composent est 148 lignes entières que nous appelons lignes de don nées. Ayant deux trames par image. ces 148 lignes apparaissent séquentiellement par paquets de 37 lignes. Une ligne dure 64 ps et le top de synchronisation ligne dure au maximum 12,3 ps Avec une marge, la durée utile d'une ligne est de 51 ps.
Pour chaque trame. les lignes de données commencent à la première ligne entière de l'écran pour la bande noire supérieure, et se terminent à la dernière ligne entière de récran. Les lignes de données sont réalisée en maintenant le signal vidéo au niveau de suppression. Elles représentent 188,7 ms toutes les secondes (il y a 25 images/s), soit 18,87 % du temps de diffusion. Comme signalé plus haut, nous disposons selon le cas de 5,5 MHz, 6,2 MHz, 6,75 MHz ou 7,45 MHz. Avec une efficacité spectacle de 4 bits/s/Hz, les débits offerts sont respectivement de 4,15,4,68,5,1 ou 5,62 Mbits/s Dans un contexte d'introduction de la Télévision Numérique, rinsertion/extraction s'effectue en vidéo bande de base avec présence du NICAM. Le débit offert est de 4,15.Ce qui est suffisant pour transmette deux programmes TVNQL ou bien un programme à plus de 2,5 Mbits/s et un programme de TVNQL.
La transmission est discontinue au rythmes des lignes de données et des trames. Le codage de canal a un rendement de 80%. On transmet 1120 bits utiles par ligne, soit 1400 bits brut par ligne. Le débit moyen net utile est de 4,144 soit 5,180 Mbitsis brut. Le débit brut moyen est de 5,78 Mbits/s et le débit brut instantané et de 27,5 Mbitsis.
La mémoire d'adaptation de débit (3)/(10) est de type FIFO. L'image apparaissant à l'écran étant composée de 575 lignes. la période d'écriture/lecture la plus longue correspond au lignes de l'écran qui séparent les deux paquets de 37 lignes par trame.
Leur nombre est 213 et la capacité de la mémoire est par conséquent de 37,275 koctets. Le poste (1) réalise les opérations suivantes: - maintien, pour chaque trame, le signal vidéo au niveau de suppression dans les 37 premières et les 37 dernières lignes entières qui apparaissent à récran - remplace le signal vidéo de la première demi-ligne de chaque image par un train numérique à deux états de tension compris de préférence entre les niveaux du noir et de suppression.
Le module de synchronisation (2) est commandé par le poste (1) pour générer, en cas de présence de lignes de données, deux formes d'impulsion pour la synchronisation du multiplexeur (5) et de la mémoire tampon (3): - une impulsion au début de chacune de chaque ligne de données - une impulsion dans le sens inverse à la fin de chaque de ces ligne
Le module de détection (6) détecte à la réception la présence ou non de tops de synchronisation ligne et du train numérique dans la première demSigne de l'image et commande le module de synchronisation (7). Celuici génère des impulsions identiques à celle ci-dessus pour la synchronisation du démultiplexeur (8) et de la mémoire tampon (10).
Le multiplexeur/démultiplexeur (5)1(8) et la mémoire tampon (3)/(10)sont ainsi commandé par le module de synchronisation (2)/(7) à l'aide des impulsions pour: - insérerlextraire les signaux numériques en sortie/entrée du modulateur/démodulateur numérique (4)1(10).
- passer en permanence le signal vidéo composite dans le cas où seuls la TVA occupe le canal - passer en permanence le signal numérique dans le cas où seuls les signaux numériques occupent le canal.
Plus généralement, le dispositif selon l'invention est équipé des moyens d'être: - hors service si seul le signal de Télévision Analogique occupe le canal - en fonctionnement quand les signaux numériques et les signaux de Télévision
Analogique sont transmis en même temps dans le canal de Télévision Analogique - réduit à l'émission au modulateur numérique et à la réception au démodulateur numériques quand seuls les signaux numériques occupent le canal
Le modulateur/démodulateur numérique (4)/(9) reGoit/foumit les données en débit brut de 27,5 Mbits/s. La modulation utilisée est la modulation numérique à 8 états d'amplitude et le signal résultant a une dynamique comprise entre le niveau de suppression et le niveau du noir qui représente 5% de la dynamique du signal de TVA, soit 7,14% de la dynamique du signal vidéo.Dans ces conditions, la puissance des signaux numérique est de 22,9 dB plus faible mais les signaux numériques. Mais ces demiers résistent mieux aux perturbations que les sigaux analogique comme ront montré les démonstrations citées plus haut: pour la même qualité de service, la puissance nécessaire en numérique est de 15 à 30 dB plu faible.
Le multiplexeurldémuffiplexeur (5)1(8) est régis par les impulsions du module de synchronisation (2)l(7) pour laisser passer les signaux modulés par paquets des 400 bits en sortiez entrée du modulateur/démodulateur numérique (4)t(9) par ligne de données.
Dans une variante de réalisation pour la réception et le décodage complet des données, le dipositif comporte en plus un décodeur correspondant aux applications véhiculées par les données en sortie du démodulateur pour les décoder et les mettre à disposition en sortie.
La figure 6 reprend la partie réception et indique le décodage de source compris dans un ensemble de démodulation, de décodages et de commutation de signaux. Cet ensemble est constitué de: - un ensemble d'extraction et démodulation (11) du signal numérique inséré en vidéo bande de base - un décodeur de canal (12) recevant en entrée les données en sortie de l'adaptateur de débit - un décodeur de source (13) recevant en entrée le débit foumi par le décodeur (11) et mettant à disposition en sortie sous forme vidéo et audio des programmes de Télévision
Analogique et de Télévision Numérique ainsi les données accompagnant les programmes de cette dernière - les moyens (14) de péritélévision pour le raccordement, la commutation de signaux et la sélection de programme par le téléspectateur et pour retoumer au récepteur. le programme choisi de Télévision Numérique ou de Télévision Analogique.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1) Procédé pour émettre et recevoir des signaux additionnels dans un canal occupé par la Télévision Analogique en compatibilité avec celle-ci et utilisable pour introduire la
Télévision Numérique, caractérisé en ce qu'il consiste à: - ménager dans les signaux de l'Image de TVA des intervalles de temps sans perturber significativement le contenu subjectif de image, - insérer à l'émission dans ces intervalles par multiplexage temporel d'autres signaux additionnels - extraire ses signaux additionnels à la réception par démultiplexage temporel pour les exploiter.
- assurer toutes les fonctionnalités d'émission et de réception des signaux additionnels quand seuls ces derniers occupent le canal - assurer un fonctionnement normal de la Télévision Analogique quand seuls les signaux de celle-ci occupent le canal.
2) Procédé pour émettre et recevoir des signaux additionnels véhiculant des informations numériques selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise la grande efficacité spectacle des modulations numériques pour transmettre des données numériques à haut débit.
3) Procédé selon la revendication 1 pour ménager les intervalles de temps caractérisé en ce qu'on utilise l'une au moins des méthodes suivantes: - réduction du format de image en introduisant une à quatre bandes noires bordant l'image reçue horizontalement ou verticalement - réduction de la définition verticale de l'Image par suppression de ces lignes en réduisant à zéro de leur durée utile juxtaposant les tops de synchronisation qui les encadrent
4) Procédé selon la revendication 3 caractérisé ce qu'une bande noire horizontale occupant la largeur de l'écran est réalisée en effectuant sur les lignes vidéo successives qui les composent l'une au moins des opérations suivantes:: - maintien du signal vidéo au niveau du noir ou au niveau de suppression - suppression de ces lignes par réduction à zéro de leur durée utile en juxtaposant les tops de synchronisation qui les encadrent - suppression de tous les tops de synchronisation ligne qui précèdent chacune d'elles - suppression de ces lignes en effectuant prématurément les retours de trames
5) Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'une bande noire verticale est obtenue en effectuant sur chaque ligne de l'Image vidéo l'une au moins des opérations suivantes: - maintient du signal vidéo au niveau du noir ou de suppression pendant un intervalle de temps identiques pour chaque ligne placé au début et(ou à la fin de la ligne - anticipation du top de synchronisation d'un temps identique pour chaque ligne.
6) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'insertion et l'extraction des signaux additionnels sont effectuées en des points d'une chaîne technique d'émissionréception de Télévision Analogique ou les signaux sont dans l'un des états suivants: - vidéo bande de base - radiofréquence dans les organes de la chaîne, bande latérale de fréquence réduite ou non - radiofréquence dans l'espace hertzien.
7) Dispositif pour émettre et recevoir des signaux numériques, en particulier de
Télévision Numérique, dans un canal de Télévision Analogique et en compatibilité avec celleci caractérisé en ce qu'il est composé à l'émission de: - un poste (1) pour ménager des espaces temporels dans le signal vidéo de Télévision
Analogique recevant en entrée les signaux vidéo et comportant les moyens pour réduire le format de l'image par au moins une bande noire ou de réduire la résolution verticale de celleci et fournir en ses sorties des signaux vidéo contenant les espaces temporels et l'information sur leurs emplacements dans le temps - un module de synchronisation (2) à l'émission recevant en son entrée les informations du poste précédent et comportant les moyens pour synchroniser le reste du dispositif sur les espaces temporels disponibles dans les signaux de Télévision Analogique - une mémoire d'adaptation de débit numérique continu-discontinu (3) synchronisée par le module de synchronisation, recevant en son entrée à débit constant les données numériques à transmettre et comportant les moyens pour foumir en sa sortie ces données à débit discontinu ; les données numériques sont le résultat du codage de source et de canal de l'information à transmettre - un modulateur numérique (4) éventuellement également synchronisé, recevant en son entrée le débit numérique discontinu et équipé des moyens pour foumir en sa sortie les signaux modulés par les données numériques pour constituer un signal numérique de mêmes caractéristiques que le signal de l'image au point d'insertion - un multiplexeur temporel (5), synchronisé par le module de synchronisation, équipé des moyens pour insérer les signaux en sortie du modulateur numérique dans les espaces temporels disponibles dans les signaux de Télévision Analogique se trouvant en l'état de vidéo bande de base ou de radiofréquence au point d'insertion, et à la réception de:: - un module (6) de détection des espaces temporels contenant les signaux numériques et qui comporte les moyens pour déduire et foumir en sortie l'information sur les emplacements dans le temps de ces espaces dans les signaux de tout canal de
Télévision Analogique reçu en entrée - un module de synchronisation (7) à la réception recevant en son entrée l'infonnation du poste précédent et comportant les moyens pour synchroniser le reste du dispositif sur les espaces contenant les signaux numériques - un démultiplexeur temporel (8) synchronisé par le module de synchronisation et equipe des moyens pour extraire et foumir en sa sortie les signaux numériques des espaces temporels contenus dans les signaux traités par la chaîne de réception de la Télévision
Analogique et se trouvant en l'état de vidéo bande de base après démodulation d'amplitude ou de radiofréquence après réception, la bande latérale étant réduite ou complète - un démodulateur numérique (9), éventuellement également synchronisé, recevant en entrée les signaux fournis par le démultiplexeur et équipé des moyens pour les démoduler et foumir en sa sortie un débit de données numériques discontinu - une mémoire d'adaptation de débit numérique discontinu-continu (10) synchronisée par le module de synchronisation, recevant en entrée les données à débit discontinu et équipée de moyens pour fournir en sortie un débit constant de données
8) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte les moyens automatiques d'être:: - hors service si seul le signal de Télévision Analogique occupe le canal - en fonctionnement quand les signaux numériques et les signaux de Télévision
Analogique sont transmis en même temps dans le canal de Télévision Analogique - réduit à l'émission au modulateur numérique et à la réception au démodulateur numériques quand seuls les signaux numériques occupent le canal.
9) Dispositif pour recevoir les signaux de Télévision Numériques par extraction en vidéo bande de base selon les revendications 7 et 8 caractérisé en ce qu'il comporte: - un ensemble d'extraction et démodulation (11) du signal numérique - un décodeur de canal (12) recevant en entrée les données en sortie de l'adaptateur de débit - un décodeur de source (13) recevant en entrée le débit foumi par le décodeur (11) et mettant à disposition en sortie sous forme vidéo et audio des programmes de Télévision
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0516359A2 (fr) * 1991-05-27 1992-12-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif de traitement d'un signal de télévision à grand écran

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