FR2829898A1 - Camera video sans fil - Google Patents

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FR2829898A1
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Inventor
Eric Auffret
Philippe Morel
Jean Paul Plessix
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
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    • H04N7/183Closed circuit television systems, i.e. systems in which the signal is not broadcast for receiving images from a single remote source
    • H04N7/185Closed circuit television systems, i.e. systems in which the signal is not broadcast for receiving images from a single remote source from a mobile camera, e.g. for remote control
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N5/225Television cameras ; Cameras comprising an electronic image sensor, e.g. digital cameras, video cameras, camcorders, webcams, camera modules specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones, computers or vehicles
    • H04N5/232Devices for controlling television cameras, e.g. remote control ; Control of cameras comprising an electronic image sensor
    • H04N5/23203Remote-control signaling for television cameras, cameras comprising an electronic image sensor or for parts thereof, e.g. between main body and another part of camera

Abstract

<P>L'invention est un système de caméra vidéo comportant une caméra vidéo mobile 1 et une station de base 2. La caméra 1 comporte des moyens d'acquisition d'images et des moyens de radio émission des images filmées. La station de base 2 comporte des moyens de radio réception pour recevoir les images filmées. Le système comporte des moyens d'évaluation CAG, MER, BER et 500 pour évaluer la qualité de la transmission entre la caméra 1 et la station de base 2, et des moyens de visualisation 506 à 509 pour visualiser une information OR relative à la qualité de la transmission. </P>

Description

demandé l'émission du message.

i, Caméra vidéo sans fil L' invention se rapporte à u ne caméra vidéo sans fil, et plus particulièrement aux caméras et systèmes de caméras destinés à fournir des images en direct. Les caméras vidéo professionnelles servent à filmer une séquence d'image pour la restituer généralement sur un téléviseur. Parmi les caméras vidéo, certaines sont destinées à fournir des images en direct. Par " fournir des images en direct ", il faut comprendre diffuser des images à l'antenne pendant que la caméra est en train de filmer. Ce type de caméra

vidéo est généralement destiné à un usage professionnel multi-caméras.

Pour pouvoir fournir des images en direct, le système de caméra le plus courant est une caméra reliée à une régie caméra par l'intermédiaire d'un câble triaxial bien connu sous le nom de triax. La régie caméra permet de contrôler à distance la plupart des paramètres de la caméra afin notamment de pouvoir étalonner les caméras entre elles au cours des prises de vues. L'usage d'un câble permet d'avoir des caméras mobiles dont les mouvements sont limités par le cable. Des opérateurs doivent quelquefois

assurer le passage du câble pendant les déplacements de la caméra.

Il est par ailleurs connu d'avoir recours à des systèmes sans fil pour s'affranchir des limitations entranées par le câble. Des systèmes de transmission analogique sont connus. Un inconvénient des systèmes analogiques est d'utiliser de larges bandes à des fréquences élevées qui nécessitent un pointage de l'antenne de réception. Afin d'agir sur les paramètres des caméras, il est connu d'avoir recours à une voie de retour de fréquence beaucoup moins élevée et un spectre beaucoup plus étroit. En cas d'obstacle sur la ligne de transmission ou de mauvais pointage de

l'antenne de réception, du bruit appara^tt sur l'image reçue par la régie.

Lorsque le réalisateur estime que le bruit est trop important il ne sélectionne

pas la caméra.

Des caméras vidéo sans fil utilisant une transmission numérique sont présentées actuellement par les fabricants de caméras. Différents systèmes de transmission sont possibles. Tous les systèmes de transmission numérique comportent cependant l' utilisation d' un code de correction d'erreur afin de s'affranchir des dégradations liées au bruit du canal de transmission. Le bruit du canal dépend de nombreux paramètres

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relatifs à l'environnement dans lequel évolue la caméra et relatif à la distance entre la caméra et l'antenne d'une station de base. Des conditions de fonctionnement en situation de pire cas sont définies afin d'avoir une approximation du bruit maximal correspondant pour déterminer quel code correcteur est à utiliser. Quelle que soit l'estimation du bruit maximal du canal et le code correcteur utilisé, il arrive toujours un moment o la caméra se trouve en situation de fonctionnement critique et que le nombre d'erreurs à corriger dépasse le seuil de correction d'erreur autorisé. Lorsque le taux de correction d'erreur est dépassé, cela se traduit par une perte brutale d'image qui ne peut pas être anticipée par le réalisateur. Un tel problème nuit

particulièrement à l'usage de telles caméras.

L'invention a pour but d'anticiper les coupures d'images sur les systèmes de caméra vidéo sans fil équipés d'un dispositif de transmission numérique. Selon l'invention, une information relative à la qualité de transmission est fournie à au moins un opérateur afin de prévenir un usage

de la caméra dans une zone de transmission critique.

L' invention est u n système de caméra vidéo com portant u ne caméra vidéo mobile et une station de base. La caméra comporte des moyens d'acquisition d'images et des moyens de radio émission des images filmées. La station de base comporte des moyens de radio réception pour recevoir les images filmées. Le système comporte des moyens d'évaluation pour évaluer la qualité de la transmission entre la caméra et la station de base, et des moyens de visualisation pour visualiser une information relative

à la qualité de la transmission.

Préférentiellement, les moyens d'évaluation sont placés dans la station de base et en ce que l'évaluation de la qualité de la transmission se

fait sur la réception des images.

Selon différentes variantes de réalisation, les moyens de

visualisation sont placés dans la station de base et/ou dans la caméra.

L' invention porte aussi bien sur une caméra, une station de base ou le système comportant au moins une station de base et au moins une caméra. L' invention sera m ieux comprise, et d 'autres particularités et

avantages appara'^tront à la lecture de la description qui va suivre, la

description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels:

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la figure 1 représente schématiquement un système de caméra sans fil, la figure 2 représente un schéma bloc de la voie image d'un système de caméra sans fil, la figure 3 représente un amplificateur utilisé dans l'invention, la figure 4 représente des exemples d'écart de symbole sur une modulation numérique de type QAM 16, la figure 5 représente un circuit de correction d'erreur, la figure 6 représente un exemple de visualisation de qualité de transmission sur un écran de contrôle, la figure 7 représente un exemple de circuit de visualisation de la qualité de transmission, la figure 8 représente un autre exemple de circuit de visualisation

de qualité de transmission.

La figure 1 représente un système de caméra sans fil. Une caméra 1 réalise une acquisition d'image et les transmet par voie hertzienne à une station de base 2 sur une " voie image ". La station de base comporte des moyens de visualisation pour visualiser l'image filmée par la caméra et des moyens d'émission pour transmettre par voie hertzienne des commandes à ladite caméra sur une " voie de retour ". La station de base dispose également d'une sortie vidéo pour envoyer les images filmées par la caméra à une régie de mixage vidéo. Dans notre exemple préféré, la transmission hertzienne de la voie image est réalisse à l'aide d'une

modulation numérique d'un type connu couplée à la caméra.

Le fonctionnement de la voie image est expliqué en relation avec la figure 2. La caméra 1 comporte des moyens d'acquisition d'image 101 d'un type connu qui fournissent un train d'images par exemple sur un bus numérique. Un circuit de codage de source 102 reçoit le train d'image et réalise une compression de données afin de réduire le nombre d'informations à transmettre. La compression de données peut se faire selon différentes techniques utilisant les redondances spatiales et temporelles des images. On utilise par exemple les techniques de compression connus sous les sigles MPEG, MJPEG, DV avec un faible taux de compression qui n'entrane que très peu de perte d'information. Le circuit de codage de source 102 fournit à sa sortie un train de données numériques à émettre. Un circuit de codage de canal 103 reçoit le train de données numériques à

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émettre et fournit un signal modulant. Le circuit de codage de canal 103 prépare le train de données à la modulation et à la transmission en ajoutant des données de protocole de communication et des donnses de redondance en vue de la correction d'erreur de transmission. Un circuit de modulation 104 effectue une modulation numérique et les transpositions de fréquence nécessaires pour fournir un signal à émettre. La modulation est préférentiellement une modulation multiporteuse o chaque porteuse est modulée en phase et en amplitude. Le signal à émettre est ensuite amplifié par un amplificateur de puissance 105 qui alimente une antenne 106 afin

d'émettre un signal à destination de la station de base 2.

La station de base 2 dispose d'une antenne 107 munie de moyens de filtrage pour sélectionner la bande de transmission correspondant à des signaux émis par la caméra 1. Un amplificateur de réception 108 amplifie le signal reçu par l'antenne. L'amplificateur de réception 108 est muni de moyens d'ajustement automatique du gain afin de fournir à un circuit de démodulation 109 un signal de puissance moyenne à un niveau prédéterminé. Le circuit de démodulation 109 effectue la démodulation du signal et fournit un train binaire à un circuit de décodage de canal 110. Le circuit de décodage de canal effectue la correction éventuelle des erreurs présentes dans le train binaire et extrait les données utiles qu'il fournit à un circuit de décodage de source 111. Le circuit de décodage de source décompresse les données utiles et fournit un train numérique d'images vidéo. La station de base 2 comporte d'autres moyens non représentés pour visualiser les images reçues et pour les transmettre à

d'autres éléments d'une régie vidéo.

Dans la voie image décrite à l'aide de la figure 2, I'évaluation de la qualité de transmission peut se faire sur plusieurs paramètres. Un premier paramètre est le niveau du signal reçu. Un deuxième paramètre concerne les incertitudes de démodulation de symbole. Un troisième paramètre est le

nombre d'erreurs corrigées à l'aide du code de correction d'erreur.

Préférentiellement, ces trois paramètres sont utilisés simultanément afin d'anticiper tout risque de défaillance de transmission. Il va à présent être expliqué comment récupérer les différents paramètres et comment les utiliser. La figure 3 détaille l'amplificateur de réception 108. Un circuit d'amplification à gain variable 201 réalise l'amplification du signal entre l'entrse et la sortie, une consigne de gain CAG déterminant le facteur d'amplification entre l'entrée et la sortie. Un circuit de comparaison 202 effectue une mesure de la puissance moyenne du signal en sortie du circuit d'amplification 201 et compare celle-ci avec une puissance de signal souhaitée. Le résultat de la comparaison est fourni à un circuit de commande qui détermine la consigne de gain CAG à fournir au circuit d'amplification. Un tel amplificateur de réception 108 est connu de l'homme du métier. Pour évaluer ie niveau du signal reçu, il suffit de récupérer la

consigne de gain CAG qui est représentative du niveau du signal reçu.

La figure 4 explique les problèmes d'écart de symbole dans le circuit de démodulation 109. Sur la figure 4, la modulation représentée est de type QAM 16, c'est à dire une modulation en phase et en amplitude à l'aide de 16 symboles répartis de manière homogène. D'autres types de modulations numériques sont possibles et les remarques qui suivent y sont également applicables. Les symboles blancs 300 à 315 représentent les symboies théoriques ou symboles tels que modulés. Les symboles noirs e1 à e5 correspondent à cinq symboles échantillonnés successivement à la réception. Le circuit de démodulation 109 détermine que le symbole reçu est le symbole théorique le plus proche ainsi le symbole e1 correspond au

symbole 300, le e2 au 308, le e3 au 311, le e4 au 301 et le e5 au 315.

Un taux d'erreur de modulation MER (de l'anglais: Modulation Error Ratio) correspond à la distance entre le symbole reçu et le symboie théorique. Le taux d'erreur de modulation est da à plusieurs facteurs tels que le bruit thermique, les interférences inter symboles, les échos et les sources parasites environnantes connues sou le nom de brouilleurs. Les distances d1 à d5 sont indiquées pour les symboles reçus e1 à e5 respectifs. Une définition du taux d'erreur de modulation MER est donnée dans la norme ETSI I ETR 290 relative aux transmissions de TV numérique par voie terrestre DVB-T. L'homme du métier prendra soin de choisir un circuit de démodulation 109 qui fournit parallèlement au décodage des symboles la mesure du symbole avant décodage. Un circuit dédié peut ensuite effectué le calcul pour chaque symbole reçu de l'erreur de modulation. Une moyenne des erreurs de modulation constitue alors le taux d'erreur de modulation MER. La figure 5 représente un circuit de correction d'erreur qui utilise le Code de Reed-Solomon avec l'algoritUme de Berlekamp. Un tel circuit est utilisé dans le circuit de décodage de canal selon l'une des techniques connues. Les donnces à décoder arrivent simultanément dans un circuit de

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calcul de syndromes 400 et dans une mémoire tampon 401 par exemple de type FIFC) (de l'anglais First In First Out). Lorsqu'un mot codé complet (par exemple 256 octets) est reçu, un polynôme de syndromes S(x) est fourni à la sortie du circuit de calcul de syndrome 401. Un circuit de calcul 402 traite le polynome de syndrome selon l'algorithme de Berlekamp et fournit un polynôme L(x) représentatif des erreurs ainsi que le nombre d'erreurs N présentes dans le mot codé. Un circuit de localisation et de correction d'erreurs 403 reçoit le polynôme L(x), le polynôme de syndromes, le nombre d'erreurs N et le mot codé retardé par la mémoire tampon 401 et effectue les corrections nécessaires. Pour plus de détails sur ce décodeur, I'homme du

métier se reportera à l'état de la technique.

Pour l'invention, le nombre d'erreurs est récupéré et correspond à un taux d'erreur binaire BER. Si l'homme du métier choisit une méthode de correction d'erreurs qui ne permet pas de récupérer directement le nombre d'erreurs (par exemple un code de Viterbi), il est possible de recoder le mot décodé et de compter les différences entre le mot codé d'origine et le mot recodé, ce type d'opération étant réalisé par certains circuits de décodage du commerce. Si deux circuits de correction sont cascadés avec entrelacement, ie taux d'erreurs peut être calculé pour un paquet de données correspondant à la taille de données entrelacées en additionnant le nombre d'erreurs corrigées par les deux circuits de correction pour tout le

paquet de données.

A partir des trois paramètres CAG, MER et BER, un taux de qualité de réception QR est calculé et visualisé. La visualisation peut se faire soit sur la caméra, soit sur la station de base, soit sur la caméra et la station

de base, I'important est qu'il soit visible pour quelqu'un à un moment donné.

Plusieurs types de visualisation sont possibles. La figure 6 montre un exemple de visualisation du taux de qualité de réception QR qui représente la qualité de transmission sur un écran de contrôle ou dans le viseur de la caméra. Un afficheur à LED situé à proximité d'un écran de contrôle ou du viseur peut également convenir. Il est également possible de visualiser la qualité de transmission à l'aide d'un affichage changeant de couleur en

fonction du taux de qualité de réception QR.

Le calcul du taux de qualité de réception QR peut se faire selon d ifférentes méthodes, une possibilité est de le calcu ler selon la form u le suivante: QR=(l-a CG)(l-b I I)(l-c)

CGM MERM BERM

pour laquelle CAGM correspond à la consigne de gain maximal admissible, IMERI correspond à une moyenne glissante sur une milliseconde du taux d'erreurs de modulation MER,MERM correspond à un taux d'erreur de modulation maximal admissible, BERM correspond à un taux d'erreur

binaire maximal admissible, et a, b et c sont des coefficients de pondération.

Les coefficients a, b et c sont représentatifs de l'importance du paramètre auquel ils sont associés et sont compris entre O et 1. A titre d'exemple, les coefficients a, b et c sont respectivement égal à 1/2, 1/2 et 9/10. D'autres coefficients et d'autres formules peuvent étre utilisées. Il est notamment possible de calculer un barycentre des trois coefficients par exemple égal à QR=a*CAG/CAGM+b*lMERl/MERM+c*BER/BERM. Le calcul du taux de qualité de réception QR peut se faire soit à l'aide d'un circuit de calcul dédié, soit à I'aide d'un microprocesseur présent dans ia station de base pour d'autres tâches. Un circuit dédié permet une mise à jour plus rapide du taux de qualité de réception QR, mais les déplacements d'une caméra ou les changements d'environnement sont

plutôt lent et permettent une mise à jour lente (par exemple toutes les 0, 1 s).

La figure 7 montre une première réalisation de la visualisation du taux de qualité de réception QR. Un dispositif de pondération 500 reçoit la consigne de gain CAG, le taux d'erreurs de modulation MER et le taux d'erreurs binaires BER, et fournit le taux de qualité de réception QR calculé comme précédemment indiqué. Un circuit de génération d'indicateur 501 transforme l'information de taux en une image vidéo qui correspond par exemple à la barre graduée montrée sur la figure 6 sur un fond noir. Un mélangeur vidéo 502 va réaliser l'incrustation de la barre graduée dans chaque image du train vidéo filmé par la caméra. Un dispositif de visualisation 503, par exempie un moniteur de régie, effectue la visualisation de l'image avec l'incrustation de l'indicateur de sorte qu'un technicien de la régie puisse s'apercevoir que la qualité de transmission du signal de la caméra diminue de manière critique, permettant de réagir en conséquence

avant que la caméra ne décroche à l'antenne.

La figure 8 montre une variante pour la visualisation. Le circuit de pondération 500 fournit le taux de qualité de réception QR au circuit d'émission de voie de retour 504. Le circuit d'émission de voie de retour 504 est couramment utilisé pour envoyer des paramètres ou des commandes à

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la caméra à partir de la station de base. Dans le cas d'une caméra sans fil, cette transmission s'effectue par voie hertzienne sur une porteuse différente de celle utilisse par l'image ayant un débit de donnéss beaucoup plus faible

qu i autorise u ne transmission beaucoup plus sû re q ue pour l' image.

Un circuit de réception de voie de retour 505 placé dans la caméra 1 reçoit tous les paramètres et informations qui proviennent de la station de base 2 et les envoie aux différents organes de la caméra 1. Le taux de qualité de réception QR est envoyé à un circuit de génération d'indicateur 505 qui transforme le taux de qualité de réception QR en une image vidéo. Un mélangeur vidéo 506 réalise l'incrustation de l'image vidéo représentative du taux de qualité de réception QR dans chaque image du train vidéo filmé par la caméra 1. Un viseur de caméra 8 effectue la visualisation de l'image avec l'incrustation de l'indicateur de sorte que le caméraman puisse s'apercevoir que le signal de la caméra diminue de manière critique et modifie ses déplacements en conséquence afin d'éviter

de décrocher à l'antenne.

En ce qui concerne l'affichage simultané du paramètre sur l'image tel que montré sur les figures 7 et 8, il se peut que le réalisateur ou le caméraman souhaite ne pas voir l'indicateur du taux de qualité de réception QR car celui-ci masque un détail de l'image important. L'homme du métier peut prévoir un dispositif de commutation qui sélectionne l'image seule ou l'image avec l'indicateur. L'homme du métier peut également prévoir une auto commutation qui visualise l'indicateur de taux de qualité de réception

QR dès que celui-ci passe en dessous d'un seuil défini.

Dans une autre variante, un afficheur à diodes électroluminescentes 509 placé à proximité de l'écran du viseur de la caméra permet au caméraman de voir le taux de transmission. Les diodes électroluminescentes peuvent en plus prendre une première couleur (par exemple verte) lorsque le taux de qualité de réception QR est élevé et une deuxième couleur (par exemple rouge) lorsque le taux est faible. Un tel changement de couleur ayant pour but d'attirer l'attention du caméraman sur

l'afficheur 509.

Dans l'exemple préféré, les trois paramètres CAG, MER, BER sont utilisés. L'homme du métier peut se contenter d'utiliser un seul de ces paramètres. Toutefois, I'utilisation des trois paramètres permet une meilleure évaluation car une transmission peut être critique alors que deux paramètres

affichent un taux moyen qui n'a rien d'alarmiste.

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Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Système de caméra vidéo comportant au moins une caméra vidéo mobile (1) et au moins une station de base (2), la caméra (1) comportant: - des moyens d'acquisition d'images (101), - des moyens de radio émission des images filmoes (102 à
1 06);
la station de base (2) comportant: - des moyens de radio réception (107 à 111) pour recevoir les im-ages filmées, caractérisé en ce que le système comporte des moyens d'évaluation (CAG, MER, BER, 500) pour évaluer la qualité de la transmission entre la caméra (1) et la station de base (2), et des moyens de visualisation (501 à 503, 506 à 509) pour visualiser une information (QR)
relative à la qualité de la transmission.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'évaluation mesurent le gain (CAG) nécessaire à la bonne
réception des images.
3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, la
caméra (1) comportant des moyens de codage d'image (103) introduisant des informations redondantes en vue d'une correction d'erreur, et la station de base (2) comportant des moyens de décodage (110) des images qui utilisent les informations redondantes pour corriger des erreurs, caractérisé en ce que les moyens d'évaluation mesurent le nombre d'erreurs corrigées
(BER) par les moyens de décodage.
4. Système selon i'une des revendications 1 à 3, dans
lequel la transmission d'image se fait en utilisant une modulation en constellation, caractérisé en ce que les moyens d'évaluation mesurent un taux d'erreurs de modulation (MER) correspondant à une moyenne des
écarts entre les symboles reçus et les symboles d'émission.
5. Système selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que les moyens d'évaluation sont placés dans la station de
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base (2) et en ce que l'évaluation de la qualité de la transmission se fait sur
la réception des images.
6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de visualisation sont placés dans la station de base (2).
7. Système selon l'une des revendications 5 ou 6, dans
lequel la station de base (2) comporte un émetteur de voie de retour (504) , la caméra (1) comportant des moyens de réception de cette voie de retour (505), caractérisé en ce que l'information (QR) relative à la qualité de réception des images est envoyée par la voie de retour, et en ce que la
caméra (1) comporte les moyens de visualisation.
8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de visualisation visualise le taux de transmission à l'aide d'une première couleur iorsque ce taux correspond à une bonne transmission et à
l'aide d'une deuxième couleur lorsque ce taux est mauvais.
9. Caméra vidéo (1) comportant: - des moyens d'acquisition d'image (101), - des moyens de radio émission (102 à 106) pour transmettre les images filmées, caractérisé en ce que la caméra (1) comporte des moyens (506 à
509) pour visualiser la qualité de la transmission des images.
10. Station de base (2) pour au moins une caméra vidéo comportant des moyens de radio réception (107 à 111) pour recevoir des images filmées par ladite caméra, caractérisé en ce que la station (2) comporte des moyens (CAG, MER, BER, 500) pour évaluer la qualité de
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