Brevet FR2026884A1 — publié le 19700925

La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à réduire la redondance de signaux vidéo. Bans les dispositifs de ce genre,dont un exemple est 5 tiïîons qui doit être transmis à partir d'un signal vidéo vers un emplacement de récepteur éloigné est habituellement réduit en Xie transmettant que les échantillons qui représentent une.variation de l'amplitude vidéo d'un élément d'image, ou point spatial d'une image, d'une trame vidéo à la suivante. Dans ce type de 10 dispositif, une trame entière d'échantillons vidéo se trouve em-r-magasinée dans une mémoire d'image et chaque nouvel échantillon d'un signal vidéo est comparé à l'échantillon emmagasiné dans la mémoire d'image et ayant la même position temporelle dans une image vidéo. Si le nouvel échantillon se trouve différer de l'échan-15 tillon emmagasiné, d'une quantité dépassant un niveau de seuil, le nouvel échantillon est transmis vers le récepteur. Si le niveau de seuil augmente, un plus petit nombre d'échantillons se trouve être transmis pour une scène variable donnée quelconque télévisée, mais il y a une limite supérieure pratique à ce seuil en rai-20 son d'un effet subjectif désagréable qui se trouve introduit lorsque le niveau du seuil augmente. Cet effet apparaît au spectateur comme un bruit superposé à l'image, ce qui doune à celle-ci l'apparence d'une scène vue à travers une vitre sale. On a constaté que cet effet est plus perceptible dans les régions de faible 25 brillance de l'image que dans les régions très brillantes de l'image. En conséquence, ce sont les régions de faible, brillance qui tendent donc à imposer une limite supérieure à la valeur de seuil que l'on peut utiliser. 30 transmis à une vitesse constante sur une voie de transmission, chaque nouvel échantillon qui est jugé être suffisamment différent pour que soit garantie sa transmission, est emmagasiné-dans une mémoire-tampon car les échantillons à transmettre apparaissent habituellement à une vitesse arbitraire. Afin d'empêcher la 35 surcharge et l'insuffisance de charge de la mémoire tampon, le niveau dé seuil est rendu fonction du nombre d'échantillons déjà emmagasiné dans la mémoire, de sorte que plus il y a d'échantillons emmagasinés en mémoire, plus le niveau de seuil augmente, ce qui a pour effet de réduire le nombre d'échantillons extraits des signaux vidéo, qui peuvent être transmis vers le récepteur. Dans les cas où les nouveaux échantillons doivent être 69 43973 2 2026884 Toutefois, même avec un. niveau de seuil variable, ce sont les régions de faible brillance de l'image qui tendent à établir à la fois la fonction de seuil et la capacité de la mémoire tampon sur base des effets désagréables qui résultent d'un niveau de 5 seuil trop élevé. La présente invention procure donc, un dispositif destiné à réduire la redondance d'un signal vidéo, comprenant une mémoire d'image pour emmagasiner une image d'échantillons vidéo, et des moyens pour déterminer si un nouvel échantillon vidéo diffère de 10 son échantillon correspondant dans une image antérieure emmagasinée dans la mémoire d'image,d'une quantité au moins égale à un niveau de seuil et garantit par-conséquent la transmission, caractérisé par le fait que, durant le fonctionnement, ledit niveau de seuil est effectivement plus grand pour un nouvel échantillon 15 vidéo représentatif d'un niveau de luminance élevé que pour un nouvel échantillon vidéo représentatif d'un niveau de luminance faible. Ainsi donc, pour des échantillons vidéo correspondant à des niveaux de luminance élevés, le niveau de seuil se trouve rendu effectivement plus grand de telle sorte que les échantil-20 Ions provenant des régions à niveau de luminance élevé doivent présenter des variations plus grandes pour que leur transmission puisse être assurée. Les moyens pour déterminer la variation d'un échantillon par rapport à un échantillon antérieur peuvent comprendre un 25 premier soustracteur propre à fournir un premier signal représentatif de la différence entre le nouvel échantillon et l'échantillon correspondant, et des moyens pour pondérer le premier signal d'une quantité qui croit d'après le niveau de luminance du nouvel échantillon. 30 Les moyens de pondération peuvent comprendre un circuit de pondération de luminance propre à engendrer un signal qui est une.fonction monotoniquement croissante du niveau de luminance représenté par le nouvel échantillon, et un deuxième soustracteur propre à fournir un deuxième signal représentatif de la différen-35 ce entre la sortie du circuit de pondération et ledit premier signal. Le dispositif comprend de préférence une mémoire tampon pour emmagasiner les échantillons jugés aptes à être transmis, et des moyens pour augmenter la valeur du niveau de seuil au fur et à mesure que croît, le nombre d'échantillons qui se trouvent 69 43973 3 2026884 emmagasinés dans la mémoire tampon. Le dispositif pour réduire la redondance d'un signal . .• vidéo, selon un aspect de l,invention> comprend une mémoire d'image pour emmagasiner une image d'échantillons vidéo, un premier . . 5 soustracteur pour fournir un premier signal représentatif de la différence existant entre un nouvel échantillon vidéo et l'échan-' :tillon correspondant provenant d'une image antérieure emmagasinée , dans ladite mémoire d'image, un circuit de pondération de luminance agencé en sorte de fournir un signal qui est une fonction 10 monotoniquement croissante du niveau de luminance représenté par ledit nouvel échantillon, un second soustracteur pour fournir un second signal représentatif de la différence entre la sortie du • circuit de pondération et le premier signal, un circuit de commande agencé en sorte de fournir un signal d'excitation uniquement 15 lorsque le second signal dépasse un niveau de seuil* une mémoire tampon pour emmagasiner le nouvel échantillon à transmettre, en réponse audit signal d'excitation, un commutateur propre à être actionné par ledit signal de commande afin de diriger le nouvel échantillon vers la mémoire d'image de manière à y remplacer l'échantillon correspondant, et un compteur pour fournir un signal représentatif du nombre d'échantillons emmagasinés dans la mémoire tampon, le circuit de commande étant agencé en sorte de répondre au dernier signal afin d'augmenter le niveau de seuil à mesure que croît le nombre d'échantillons dans la mémoire tampon. 25 L'invention va être décrite plus en détails ci-après en se référant aux dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'une forme de réalisation d'un dispositif selon l'inventions - la figure 2 est un d iagramme montrant la relation 30 entre les signaux d'entrée et de sortie du circuit de pondération de luminance dans le montage selon la figure 1. Dans le montage représenté sur la figure 1,.la caméra 10 contenant un tube de prise de vues" tel qu'un vidicou, fournit un signal vidéo qui est transmis au convertisseur analogique-35 numérique 12 sur la ligne 11. En réponse à une impulsion d'excitation sur la ligne 14, le convertisseur échantillonne l'amplitude du signal vidéo qu'il reçoit et applique à un conducteur omnibus 15, un mot numérique dont la valeur représente l'amplitude à chaque échantillonnage. Par "conducteur omnibus" on entend désigner ici plusieurs voies de transmission en parallèle, chacune 69 43973 4 2026884 d'elles acheminant un bit différent du même mot numérique que transmet le conducteur omnibus. On supposera que tous les mots numériques représentant une image entière d'échantillons vidéo ont été emmagasinés anté-5 rieurement dans une mémoire d'image 19. Comme on le verra plus loin, cet emmagasinage d'une image entière d'échantillons vidéo se produit après qu'ait apparu la première image à la sortie de la caméra 10. Un soustracteur 18 détermine l'amplitude absolue de la différence entre le mot numérique acheminé sur le conducteur omni-10 bus 15 et un mot numérique extrait de la mémoire d'image 19, ce dernier mot ayant la même position spatiale dans.l'image vidéo que le mot numérique sur le conducteur omnibus 15. Ùn mot numérique représentant l'amplitude absolue de la différence ainsi obtenue dans le soustracteur 18 est dirigé vers une entrée (x) d'un 15 deuxième soustracteur 21 par l'intermédiaire d'un conducteur omnibus 20. Le conducteur omnibus 20 est également connecté à l'entrée d'un circuit de pondération de luminance 22. Comme on l'a déjà dit, la valeur de chaque mot numérique sur le conducteur om-20 nibus 15 est une mesure de la luminance représentée par le signal vidéo sur la ligne 11. Pour le présent exposé on supposera que les échantillons vidéo qui donnent lieu à un mot numérique de valeur élevée sur le conducteur omnibus 15, correspondent à ûn niveau de luminance élevé, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas 25 liée à cette relation et qu'elle est aussi bien applicable dans le cas où un mot numérique de valeur élevée représente un niveau de luminance faible ou une région sombre de l'image. La relation entre les signaux d'entrée et de sortie du circuit de pondération de luminance 22 est illustrée par la figu-30 re 2 sur laquelle les abscisses sont déterminées par les valeurs des mots numériques sur le conducteur omnibus 15 et sont définies par l'amplitude du signal vidéo à la sortie du convertisseur 12 tandis que les ordonnées représentent les valeurs des mots numériques fournis par le circuit de pondération 22 en réponse aux mots 35 numériques sur le conducteur omnibus 15. L'abscisse ayant la valeur la plus faible est ainsi produire par un échantillon vidéo provenant d'une région noire de la scène captée par la caméra 10 tandis que l'abscisse ayant la valeur la plus élevée est produit? par un échantillon vidéo provenant d'une région blanche de la scène. On voit sur ce diagramme que la sortie du circuit de pondé« 69 4S973 5 2026884 ration 22 (ordonnées) est une fonction mo.notoniquement croissante du niveau de luminance du signal vidéo d'entrée, c'est-à-dire qu'un échantillon provenant d'une région très lumineuse de l'image donne lieu à un signal de sortie du circuit 22 plus grand qu'un 5 échantillon provenant d'une région peu lumineuse. L'autre entrée (Y) du soustracteur 21 est connectée à la sortie du circuit ds pondération 22. Le soustracteur 21 fournit à sa sortie un mot numérique de différence modifié dont la valeur est égale à la valeur de la différence fournie par le soustracteur 10 18 moins la valeur du mot numérique fourni par le circuit de pondération 22. Pour une différence à la sortie du soustracteur 18, provenant d'un échantillon d'une région peu lumineuse ou presque noire, la valeur de la différence à la sortie du soustracteur 18 ne se trouve pas modifiée car la sortie du circuit de pondération 15 22 est égale à zéro comme le montre la figure 2. Une différence à la sortie du soustracteur 18, qui provient d'un échantillon d'une région très lumineuse ou presque blanche se trouve cependant modifiée en sorte que sa valeur diminue d'une quantité maximum puisque la sortie du circuit de pondération 22 pour ce type d'échan-20 tillon est maximale. En effet, la valeur de la différence à la sortie du soustracteur 18 est pondérée en luminance par l'action du circuit de pondération 22 et du soustracteur 21. Le signal modifié à la sortie du soustracteur 21 est dirigé vers l'entrée d'un circuit de surcharge négative 23. Dans 25 certains cas, la valeur de la différence à la sortie du soustracteur 18 peut être inférieure à la valeur de la sortie du circuit de pondération 22 et le soustracteur 21 fournit donc un mot de différence négative. Le circuit 23 est agencé en sorte de répondre à un mot numérique négatif en fournissant un mot numérique équi-30 valent à zéro. Pour zéro et pour toutes les valeurs positives d'un mot numérique appliqué à son entrée, le circuit de surcharge 23 transfère cependant ce mot à sa sortie sans en modifier la valeur. Le mot numérique pondéré à la sortie du circuit 23 est dirigé vers une entrée d'un circuit logique de commande 25 par 35 l'intermédiaire d'un conducteur omnibus 24; Si cette différence représente une variation importante, c'est-à-dire si la différence dépasse une valeur de seuil déterminée par le circuit logique 25, lui signal d'excitation est fourni par celui-ci et acheminé par l'intermédiaire d'une ligne 26, vers l'entrée d'écriture d'une mémoire tampon 2ô, l'entrée directe d'un compteur réversible 69 43973 6 2026884 fele 27 st l5entrée d?exeitation d'un circuit 29 dont l'action a pour effet de connecter 1'entrée de la mémoire d'image 19 directement au conducteur omnibus 15 émanant du convertisseur analogique-numérique 12. La présence d'un signal dîexcitation sur la li-5 gne 26 a pour effet d'inscrire dans la mémoire tampon 28 le mot numérique acheminé sur le conduqteur omnibus '15 et représentant la variation notable qui a provoqué le signal dîexcitation, .et, en outre, d'insérer ce mot à la place du mot correspondant emmagasiné antérieurement dans la mémoire damage 19-10 La détermination par le circuit logique 25 du fait que le mot de différence sur le conducteur omnibus 24 représente ou non une variation notable (c'est-à-dire une variation qui dépasse le niveau de seuil) est une fonction du nombre de mots emmagasinés dans la mémoire tampon 28. Chaque fois qu'un signal d'excita-15 tion apparaît sur la ligne 26 et qu'un mot numérique acheminé sur le conducteur omnibus 15 est inscrit dans la mémoire tampon 28, l'entrée directe d'un compteur réversible 2? reçoit un signal et le contenu du compteur augmente de 1. L'entrée inverse du compteur 27 est connectée à l'entrée de lecture de la mémoire tam-20 pon 28, laquelle est excitée par une impulsion sur une ligne 30 provenant d'un appareil émetteur numérique 31. La valeur du mot numérique à la sortie du compteur 27 est égale au nombre d'échantillons emmagasinés dans la mémoire tampon 28 et il est dirigé vers une entrée du circuit logique 25 par l'intermédiaire d'un 25 conducteur omnibus 32. D'une façon générale, plus il y a d'échantillons emmagasinés dans la mémoire tampon 28, plus grande doit être la différence sur le conducteur omnibus 24 avant que le circuit logique 2 5 engendre un signal d'excitation sur la ligne 26. De cette ma-30 nière se trouve freinée la surcharge de la mémoire 28. Lorsque celle-ci' contient un nombre d'échantillons inférieur.à un nombre prédéterminé, le circuit logique 25 applique à la ligne 26 un signal d'excitation même lorsque le mot numérique sur le conducteur omnibus 24, qui représente la différence de luminance pondérée, 35 est égal à zéro, c'est-à-dire même lorsqu'il n'est pas indiqué de variation notable. Une insuffisance de charge de la mémoire tampon se trouve être ainsi empêchée. Un générateur d'adresse et de synchronisation 13, non seulement applique l'impulsion d'excitation mentionnée plus haut à la ligne 14, mais il applique également au conducteur om- BAÙ ORIGINAL 69 43973 7 2026884 nibus 17 un mot numérique représentant l'adresse ou emplacement spatial du mot numérique sur le conducteur omnibus 15 dans l'ima-. . ge vidéo. Pour maintenir la synchronisation, c'est-à-dire pour assurer que chaque mot numérique sur le conducteur omnibus 17 conti-5 nue à correspondre au même point de l'image vidéo, des signaux de synchronisation sont appliqués à la ligne 16 par le générateur 13 .et acheminés vers la caméra 10. Cette synchronisation peut évidemment émaner de la caméra 10 au lieu du générateur 13 comme il vient d'être décrit. 10 Le mot d'adresse engendré par le générateur 13 est di rigé vers la mémoire tampon 28 en même temps que le mot numérique correspondant acheminé sur le conducteur omnibus 15 chaque fois qu'un signal se trouve appliqué à l'entrée d'écriture de la mémoire 28, et ces mots numériques ensemble forment un échantillon 15 complet dans la mémoire 28. Comme on peut le voir, les échantillons sont inscrits dans la mémoire tampon 28 à une vitesse arbitraire qui dépend du type de scène télévisée. L'appareil d'émission numérique 31 lit les échantillons dans la mémoire 28 à une vitesse constante en appliquant des impulsions à l'entrée de lec-20 ture de la mémoire 28 par l'intermédiaire de la ligne 30. Les mots numériques avec leurs adresses ainsi dirigés vers l'entrée de l'appareil d'émission 31 par l'intermédiaire du conducteur omnibus 33 sont convertis par l'appareil 31 en un train de bits qui est alors transmis sur une voie de transmission vers--un poste ré-25 cepteur (non représenté). La vitesse de transmission des bits dans l'appareil 31 est établie, dans la forme de réalisation décrite, par des impulsions appliquées à la ligne 34 par le générateur d'adresse et de synchronisation 13. 69 43973 2026884 HEVÉllDICiiiOMS. , 1.- Dispositif pour réduire la redondance d'un signal vidéo, comprenant une mémoire d'image pour emmagasiner une image d'échantillons vidéo, et des moyens pour déterminer si un nouvel 5 échantillon vidéo diffère de son échantillon correspondant dans une image antérieure emmagasinée dans la mémoire d'image,d*une . quantité au moins égale à un niveau de seuil et garantit par conséquent la transmission, caractérisé par le fait que, durant le fonctionnement, ledit niveau de seuil est effectivement -plus grand 10 pour un nouvel échantillon vidéo représentatif d'un nivea,u de luminance élevé que pour un nauvel échantillon vidéo' représentatif d'un niveau de luminance faible. A . 2.--Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour déterminer la variation d'un échantillon .'15 par rapport à un échantillon antérieur comprennent un premier soustracteur propre à fournir un premier signal représentatif de la différence entre le nouvel échantillon et l'échantillon correspondant, etr des- moyens paur pondérer le premier signal d'une quantité qui croit d'après le niveau de luminance du nouvel échantil-20 Ion. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de pondération comprennent un circuit de pondération de luminance propre à engendrer un signal qui est une fonction monotoniquement croissante du niveau de luminance repré-25 senté par le nouvel échantillon', et un deuxième soustracteur propre à fournir un deuxième signal représentatif de la différence entre la sortie du circuit de pondération et ledit premier signal. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une mémoire tampon 30 pour emmagasiner les échantillons jugés aptes à être transmis, et des moyens pour augmenter la valeur du niveau de seuil au fur et à mesure, que. croit le nombre d'échantillons.qui se trouvent emmia- . gasinés dans la mémoire tampon. 5.- Dispositif pour,réduire la redondance d'un signal vidéo* 35 comprenant une mémoire d'image pour emmagasiner une imagé dféchantillons vidéo, un premier soustracteur pour fournir un premier signal représentatif de la différence existant entre un nouvel échantillon vidéo et l'échantillon correspondant provenant d'une image antérieure emmagasinée dans ladite mémoire d1image, un circuit de pondération de luminance agencé en sorte de fournir un 69 43973 9 2026884 signal qui est une fonction monotoniquement croissante du niveau de luminance représenté par ledit nouvel échantillon, un second soustracteur pour fournir un second signal représentatif de la différence entre la sortie du circuit de pondération et le premier 5 signal, un circuit de commande agencé en sorte de fournir un si° ~gnal d'excitation uniquement lorsque le second signal dépasse un niveau de seuil, une mémoire tampon pour emmagasiner le nouvel, échantillon à transmettre, en réponse audit signal d'excitation, un commutateur propre à être actionné par ledit signal de comman^ 10 de afin dé diriger le nouvel échantillon vers la mémoire d'image de manière à y remplacer l'échantillon correspondant, et un comp-• teur pour fournir un signal représentatif du-nombre d'échantillons emmagasinés dans la mémoire tampon, le circuit de commande étant agencé en sorte de répondre au dernier signal afin d'augmenter le 15 niveau de seuil à mesure que croît le nombre d'échantillons dans la mémoire tampon. 20 25 30 35