Brevet FR2220948A1 — publié le 19741004

les images en provenance d'une caméra- de télévision en couleurs peuvent bien entendu etre utilisées telles quelles mais il est souhaitable de pouvoir " trafiquer" ces images pour obtenir des effets spéciaux. En photo ou en cinéma,par exemple, on peut sur-exposer les surfaces sensibles pour obtenir des effets de"solarisation". En télevision,on peut obtenir des effets- semblables en dérèglant certains circuits des caméras. La présente invention est un dispositif électronique permettant d'exploiter les signaux fournis par une caméra de télévision parfaitement règle pour obtenir-des effets de solarisation parfaitement contrlés,mais aussi des effets supplémentaires.la caméra étant parfaitement règlée,on dispose simultanément de l'image normale et de l'image trafiquée. En téiévisioncouleurs,l'image complète est la superposition de trois images monochromes aux couleurs de base verte ,rouge et bleue.Ceci est valable pour tous les systèmes en fonctionnement dans le monde. Conformément au principe meme de la télévision, que nous ne développerons pas ici,chaque image monochrome est fournie par la caméra sous forme d'un signal vidéo électrique.Nous disposons donc de trois signaux vidéo: v,r et b,représentant respectivement les images verte,rouge et bleue,que nous allons traiter par des moyens électroniques pour restituer trois nouveaux signaux aux memes normes,mais porteurs de l'image trafiquée. Nous étudierons les circuits d'entrée affectés à la couleur verte,par exemple,les circuits d'entrée affectés aux deux autres couleurs étant identiques. Un exemple de signal vidéo représentant une ligne est donné figure 1. L'axe U représente la tension instantanée du signal qui,par analogie,représente la luminosité du point considéré.l'axe T représente le temps(en France,pour le standard 625 lignes,une ligne complète dure 64 micro secondes) Nous appliquons donc le signal v au circuit représenté figure 2 composé de deux comparateurs de tension C1 et C2 et d'une porte logique "OU exclusif" Guzla figure 1* illustre le fonctionnement de ce montage;;un comparateur de tension attaqué sur son entrée + délivre un niveau logique 1 quand le potentiel du signal est superieur au potentiel de référence appliqué à l'entrée -,et un niveau logique 0 quand le potentiel du signal est inférieur au même potentiel de référence Pour les parties du signal v dont le potentiel est inférieur aux potentiels de référence U1 et U2,les deux comparateurs CI et C2 délivrent un 0 logique. Pour les parties du signal v dont le potentiel est plus élevé que les potentiels U1 et U2, Cl et C2 délivrent un 1 logique Pour les parties du signal v dont le potentiel est compris entre les potentiels U1 et U2,l'un des comparateurs délivre un 1 logique et l'autre un 0. En effectuant sur les sorties des deux comparateurs la fonction logique "OU exclusif n son obtient en sortie- de la porte G1 le le niveau logique 1 pour les parties du signal v dont le potentiel est compris entre les deux potentiels de référence U1 et U2 et le niveau logique 0 pour toutes les autres parties du dit signal v. Le circuit de la figure 2 possède donc une entrée analogique et trois sorties logiques.les sorties V et V' donnent le niveau logique 0 si le potentiel de v est inférieur aux potentiels de référence Ul et U2 et le niveau logique 1 dans l'autre cas.Ainsi sont définies les zones de l'image pour lesquelles le niveau de vert est superieur à un certain seuil règlable,ces zones étant délimitées par une bande étroite de largeur ajustable par action sur la différence entre U1 et U2. Quand U1 et U2 sont très voisins,cette bande est très étroite et les signaux V et V' sont pratiquement identiques et il est indifférent de prendre l'un ou l'autre pour la suite du traitement logique.Nous choisissons V. Le traitement d'entrée des trois couleurs étant identique, nous disposons donc de six signaux logiques: V,R et B d'une part, Gv,Gr et Gb d'autre part. Ces trois derniers signaux subissent l'opération logique Gv+Gr+Gb = Gt. Nous sommes maintenant en possession de 4 signaux logiques,V,R,B et Gt. dont nous allons extraire,par décodage les principales combinaisons.Un circuit intégré commercial se prète particuli èrement bien à ce décodage:le 7442,de la série TTl 74,très répandue.D'autres circuits équivalents peuvent également convenir. Le circuit intégré 7442 est un décodeur à 4 lignes d'entrée et 10 lignes de sortie obéissant à la table de vérité suivante. Entrées Sorties A B C D 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 t 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 Les 6 autres combinaisons d'entrée donnent 1 sur toutes les sorties.Chaque sortie validée par une combinaison d'entrée donne un 0 logique.Il y a,pour chaque combinaison d'entrée une sortie,et une seule,qui est au niveau logique- 0. Comme représenté figure 3,les signaux logiques V,R et B sont connectés directement aux entrées A,B et C du décodeur D1. Les deux inverseurs montés en série sur chaque voie(I1,I2...I6) ont un ralle neutre en logique,mais permettent de compenser le retard provoqué par le traitement logique de Gv,Gr et Gb. Le signal Gt est appliqué à l'entrée D du décodeur-D1. En supposant que le niveau logique de Gt soit maintenu à 0, nous avons mis en évidence,sur les sorties 0 à 7 du décodeur les huit combinaisons possibles des signaux logiques V,R et B. En redonnant à Gt son fonctionnement normal,nous libérons deux combinaisons supplémentaires validées aux sorties 8 et 9 du décodeur D1. Chaque fois que l'une des sorties présente l'état logique O,cela implique que toutes les autres sorties sont à l'état 1.Nous mettrons cette propriété~à profit pour que le niveau logique 0 ouvre trois portes analogiques livrant pasgage,vers la sortie finale de l'appareil,à trois tensions continues règlables-représentant un mélange déterminé des 3 couleurs de base.A ce niveau,nous disposons donc de trente règlages,soit 10 séries de 3.Chaque série de trois permet d'ajuster le niveau des composantes verte,rouge et bleue de sortie pour la combinaison d'entrée correspondante. Les 3 règlages correspondant à chacune des 8 premières combinaisons permettent de déterminer la te inte "à plat" des surfaces de l'image,les trois règlages des deux dernières combinaisons d'entrée(8 et 9)permettent de règler la couleur du trait délimitant les surfaces de l'image. En télévision couleur,un bleu ditnbleu de truquage" est largement utilisé pour la réalisation de certains truquages, en particulier les incrustations.A cet effet,de nombreux studios de T.V.C. et leurs accessoires sont peints en "bleu de truqua-ge".Nous allons exploiter cette particularité pour réaliser une incrustation,ctest à dire pour greffer l'image finale sur une autre image en provenance de toute source vidéo synchrone.En effet,on voit sur la table de vérité du décodeur 7442 (page ),lignes 4 à 15)que la sortie No 4 est validée pour A = O ,B = O,C = 1 soit sur cet appareil pour vert = O,rouge = O,bleu = I,ou encore,pour les parties de l'image ne comportant que du bleu.Nous allons faire en sorte que les trois porte analogiques ouvertes par l'état 0 de la sortie 4 livrent passage non à trois tensions continues mais aux trois signaux vidéo représentant une image colorée en provenance d'une autre caméra ou de toute autre source synchrone.Cette condition de synchronisme est fondamentale mais toujours satisfaite dans les studios disposant de plusieurs sources vidéo,simplement en fonctionnant avec un pilote de synchronisation unique. Ainsi,toutes les parties bleues de l'image de base(dans ce cas,le fond peint en "bleu de truquage)seront remplacées par un autre fond en provenance d'une autre source vidéo.0n obtient de la sorte une image finale sur laquelle les sujets "trafiqués" évoluent dans un décor normal,réel ou dessiné,où peuvent également évoluer des personnages non "trafiqués". Dans une première réalisation,nous avons utilisé,pour les trente portes analogiques,des circuits intégrés de type MOST tel le Nom451 de la firme N.S.C. groupant sous un même boitier quatre commutateurs analogiques rapides à sortie commune. Chaque sortie du décodeur Dl attaque,après adaptation convenable du niveau,l'électrode de commande de l'un de ces éléments,et ce,pour trois voies simultanément.Chaque élément, qui est en fait un transistor à effet de- champ,convenablement polarisé,transmet vers le "drain" la tension existant sur la "source",le rôle de "drain" et de "source" pouvant être inversé. Outre le prix élevé de ces composants,il a été très diffi -cile de réduire certains parasites de commutation,en raison des tensions de commande relativement importantes exigées pour leur bon fonctionnement.Cette solution est cependant valable,mais nous lui en avons préféré une autre à la fois plus simple,plus économique et plus performante. Le but est de disposer en sortie de 1 'appareil, de trois voies affectées aux couleurs verte,rouge et bleue;sur chacune de ces trois voies,on doit pouvoir prérègler 10 tensions ajustables séparément et qui apparaitront à tour de rôle en fonction des diverses combinaisons des signaux d 'entrée v, r et b. La figure 4 nous montre un réseau de 10 résistances égales. Nous n' appliquerons une tension que sur une des entréés à la fois . Si , par. exemple ,nous appliquons une tension Eo sur l'entrée O,il circulera dans la partie commune un courant io= Eo/R. Ainsi,en règlant séparément EO,E1,E2 E9 et en n'appliquant ces tensions que séparément, il circulera dans la branche commune un courant prenant les valeurs i0,iI,i2 i9.Les résistances peuvent aussi bien ne pas etre égales.Si la branche commune est constituée par l'entrée d'un amplificateur dont l'impédance d'entrée est nulle,ou seulement négligeable devant les résistances R,et délivrant une tension de sortie proportionnelle au courant d'entrée, nous aurons bien le résultat recherché.La tension de sortie du dit amplificateur prendra les valeurs VO,V1,V2 79 règlables séparément sans aucune interaction. En se reportant à la figure 3,on voit ce mode de réalisation. Les transistors TO à 9 donnent lJinverse logique des sorties O à 9 du décodeur D1.Les potentiomètres PI à P30 pe-rmettent de prélever la fraction désirée de la tension de sortie d'un transistor pour l'appliquer sur la résistance correspondante du réseau. Sur la figure 4,en plus des 10 résistances,on voit une constante de -temps r c.Ce circuit,connecté d'une part a la partie commune du réseau,peut être d'autre part connecté à n'importe laquelle des entrées de O à 9.Ceci provoquera un dépassement aux moments d'apparition et de disparition de la tension correspondante.Ce dépassement,que l'on peut doser à volonté par action sur r et c ,se traduit par une apparence de relief sur 1 image finale La sortie de chacun des trois réseaux attaque un vidéo (Ai AtePA3) amplificateur vidéo affecté à l'une des trois couleurs de base et qui donne au signal de sortie un niveau convenable. Pour assurer un fonctionnement stable,les signaux d'entrée et de sortie doivent être "clampés" ou "alignés" selon les techniques courantes en télévision,cette opération ayant tour but de donner aux divers signaux une réference de potentiel stable et précise. La présente invention élargit le champ des possibilités des réalisateurs d'émissions TV.Les effets de solarisation sont très spectaculaires et il est possible,grace à ce dispo -sitif de les controler de très près mais,au delà de ces effets il y a une autre possibilité intéressante: En effet,dans un studio bleu tel que ceux utilisés par les stations de TVC (télévision couleur),nous pouvons faire évoluer des comédiens portant des masques et costumes colorés uniquement par les primaires vert,rouge et bleu et leurs combinaisonsbinaires,ctest à dire: 1.Noir = absence de toute couleur. 2.Bleu = couleur primaire. 3.Rouge = couleur primaire. 4.Magenta = rouge + bleu. 5 Vert = couleur primaire. 6.Cyan = bleu + vert. 7.Jaune = vert + rouge. 8.Blanc = vert + rouge + bleu. Ce classement n'est pas arbitraire mais correspond à l'ordre croissant des luminosités. Ainsi,on retrouve les huit combinaisons étudiées page 3. Cela signifie que ces huit couleurs peuvent être remplacées par huit autres couleurs absolument quelconques règlables à volonté,chaque passage d'une couleur à une autre étant délimité par un trait (page 2,lignes 19 à 30)de grosseur ajustable et de couleur règlable.De plus,le modelé des formes existant sur l'image directe est supprimé.Cn a ainsi transformé une image réelle en un dessin au trait colorié à plat.Un léger relief affectant certains contours du dessin (tel qu'il est expliqué de la ligne 36 page 5 à la ligne 3 page 6)donne par exemple l'illusion d'un découpage en carton, ce qui augmente encore le réalisme des images. L'utilisation évidente de ces dernières particularités est la réalisation de dessins animés a partir de véritables personnages spécialement travestis jouant leur rôle sur le plateau. R E V E but D I C A T I O N S 1.Dispositif électronique destiné au traitement des images de télévision en couleurs en vue d'obtenir des effets spéciaux caractèrisé par le fait que les trois signaux en provenance d'une caméra ou de toute autre source vidéo et porteurs des images aux couleurs verte,rouge et bleue ,qui sont des signaux analogiques,sont transformés chacun en deux signaux logiques,c'est à dire à deux niveaux,par passage simultané dans deux comparateurs de tensions reçevant d'autre part deux tensions de référence règlables séparément,ce qui transforme ainsi une image colorée en trois paires de signaux logiques affectées chacune à l'une des couleurs de base. 2.Dispositif selon revendication 1 caractèrisé par le fait que chacune des paires de signaux logiques définies revendication 1 subit l'opération logique "OU exclusif",donnant ainsi naissance à un nouveau signal logique pour chaque couleur de base,ces trois signaux supplémentaires subissant l'opération logique "OU" en vue de constituer un seul signal logique relatif à la fois aux trois couleurs de base. 3.Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé deux par le fait que un seul desVeignaux logiques de chaque paire définie revendication 1 est utilisé,ce qui fait que une image colorée complète est ainsi transformée en trois signaux logiques dépendant chacun de l'une des couleurs de base et un signal logique dépendant à la fois des trois couleurs de base. 4.Dispositif selon les revendications 1 à 3 caractèrisé par le fait que les trois signaux logiques dépendant chacun d'une des couleurs de base sont appliqués aux entrées A,B et C d'un décodeur logique à 4 lignes d'entrée et 10 lignes de sortie,tel le circuit intégré 7442 par exemple,le signal logique dépendant à la fois des trois couleurs étant appliqué à l'entrée D du meme décodeur. 5.Dispositif selon la revendication 4 caractèrisé par le fait que chacune des huit combinaisons possibles des signaux appliqués aux entrées A,B et C du décodeur valide l'une des sorties de O à 7 de ce meme décodeur,le signal appliqué å l'entrée D permet de valider les deux sorties 8 et 9 étant entendu que une seule des 10 sorties peut être validée à la fois,par la constitution même du décodeur. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractèrisé par le fait que chaque sortie validée, c'est à dire présentant l'état logique 0 dans le cas du décodeur 7442, geriilet le passage, vers chacune des trois voies de sortie affectées chacune à une couleur de base, d'une tension continue réglable, chaque voie recevant donc périodiquement 10 tensions continues réglables séparérnent, le signal complexe résultant étant le signal vidéo de sortie du dispositif. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractèrisé par le fait que les dix tensions continues affectées à chaque voie de sortie sont appliquées à tour de rôle à un réseau de résistances dont la branche commune est constituée par l'entrée d'un amplificateur à très faible impédance d'entrée. 8. Dispositif selon la revendication- 7 caractèrisé par le fait que, en plus des résistances du réseau défini revendication 7, une constante de tempos r c permet de ne transmettre qu'une pointe de courant au moment d'apparition et de disparition de l'une des tensions continues, provoquant un dépassement de tension en sortie de l'aìlplificateur et donnant sur l'image une illusion de relief. 9. Dispositif selon la revendication 6 caractèrisé par le fait que l'un des ensembles de trois tensions continues correspondant à l'une des sorties -de O à 7 du décodeur peut être re lacé par un ensemble de trois signaux vidéo en provenance d'une autre caméra couleurs ou de toute autre source vidéo, permettant ainsi d'incruster l'image traitée par le dispositif dans une autre image non traitée. 10. dispositif selon l'ensemble des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait que une image de base, constituée unicuement des couleurs noire, bleue, rougie, magenta, verte1 cyan, jaune et blanche peut être transformée en un dessin au trait colorié à plat par huit couleurs quelconques réglables séparément et présentant un effet de relief par rapport au décor enviroernant en provenance d'une autre caméra ou de toute autre source vidéo, permettant ainsi la réalisation directe de dessins animés.