Brevet FR2306582A1 — publié le 19761029

L'invention se rapporte à un générateur de synchronisation pour système de télévision, et plus particulièrement à un dispositif pour synchroniser les signaux de télévision émanant de plusieurs sources de signaux vidéo, telles que par exemple des caméras de télévision. Pour la réalisation de programmes de télévision, beaucoup des sources de signaux vidéo sont constituées par des caméras de télévision, qui analysent électroniquement la scène et délivrent en conséquence un signal électrique représentatif de cette scène. I1 est nécessaire que le signal électrique représentatif de la scène soit identifié par des signaux de cadence ou d'horloge, de façon que les informations d'image puissent être traitées, transmises, puis réassemblées selon la même séquence que l'analyse d'origine. Ce traitement temporel est généralement connu sous le nom de synchronisation, et il forme le contrôle temporel de précision de l'analyse électronique de l'image d'origine. Historiquement, la synchronisation des signaux de télévision provenant d'une ou plusieurs caméras avait été réalisée au moyen d'un dispositif connu sous le nom de maitre-générateur de synchronisation.Dans ces générateurs, l'information d'horloge prenant la forme de signaux d'horloge de balayage horizontal et vertical, ainsi que les signaux de suppression et de la sous-porteuse de couleur, sont transmis du maitre-générateur aux diverses caméras au moyen d'un câble coaxial ou à conducteurs multiples lies systèmes de télévision ayant cette forme, dont I 'utilisation est satisfaisante pour un studio unique, deviennent particulièrement incommodes quand ils sont employés en studios multiples ouawn caméras portables, ou caméras de campagne. Afin de leur ajouter une certaine souplesse, il a été conçu des générateurs de synchronisation individuels, localisés en toutes les sources d'image.Ces générateurs de synchronisation individuels, situés à la source primaire de l'information vidéo, sont généralement désignés comme générateurs de synchronisation de source, tandis que les caméras sont capabled'avoir un fonctionnement libre ou autonome . I1 demeure nécessaire toutefois de prévoir, quand on utilise des générateurs de synchronisation de source individuels, des moyens pour s'assurer que la commande temporelle de toutes les sources vidéo colncide en phase pour programmer efficacement l'image de télévision finale.Pour s'assurer de cette coïncidence de phase, il est commun d'utiliser un seul maitre-signal de référence sous la forme d'un signal compostez extérieur de référence sur lequel toutes les sources vidéo, telles que des caméras de télévision, sont verrouillées par un procédé bien connu sous le nom de Genlock. Toutefois, ce procédé n'assure pas une coincidence continue de phase avec le signal vidéo de référence arrivant, plus particulièrement dans le cas de générateurs de synchronisation de source pour signaux de télévision en couleurs, selon lequel la phase relative de l'impulsion de synchronisation horizontale et dela sous-porteuse de couleur du signal de référence varie. Conformément à l'invention, un générateur de synchronisation à première et seconde boucles de commande - de verrouillage de phase est prévu pour synchroniser le signal vidéo composite de sortie d'une caméra de télévision sur une référence extérieure au système de télévision représentée par une source de signal de référence ayant au moins des composantes de signaux de référence de ligne et de couleur, ces composantes étant soumises à des variations relatives en temps et en phase. La première boucle comprend un circuit générateur de synchronisation produisant plusieurs signaux de synchronisation autres que la sous-porteuse de couleur, une première source de signaux d'horloge relieeà une entrée du circuit générateur de synchronisation, et un premier détecteur de phase. Ce détecteur est relié à une sortie battant à la fréquence de lignes du circuit générateur de synchronisation et est couplé à la composante du signal de référence de lignes extérieur pour produire une première tension de commande. Cette tension est appliquée à la première source de signaux d'horloge pour synchroniser lesdits signaux de synchronisatinn sur la composante de signal de lignes de la référence extérieure. lesdits signaux synchronisés sont appliqués à des moyens d'utilisation prévus dans la caméra, pour délivrer le signal vidéo composite. Isiseconde boucle comprend une seconde source de signaux d'horloge pour produire la sous-porteuse de couleur, et un second détecteur de phase.Ce détecteur est couplé à la seconde source de signaux horloge et à la composante de signal de référence de couleur extérieur pour produire une seconde tension de commande. Cette tension est appliquée à la seconde source de signaux d'horloge pour synchroniser la sous-porteuse de couleur sur la composante de signal de couleur de la référence extérieure. La sous-porteuse de couleur synchronisée est appliquée à des moyens d'utilisation prévus dans la caméra, pour former la composante de couleur du signal vidéo composite. Ces deux boucles forment des - synchronismes indépendants des composantes de lignes et de couleur du signal vidéo composite de sortie avec les composantes de lignes et de couleur de la source de signal de référence. lies caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit, faite en référence aux exemples de réalisation illustrés dans les dessins annexés. Dans les dessins : - la figure 1 représente sous forme synoptique un générateur de synchronisation de source de la technique antérieure - la figure 2 représente sous forme synoptique un générateur de synchronisation de source conforme à la présente invention - la figure 3 représente sous forme synoptique un générateur de synchronisation de source pour système NTSC, mettant en oeuvre les principes de la présente invention ; et - la figure 4 représente sous forme synoptique un générateur de synchronisation de source pour système PAL, conforme à la présente invention. Dans la figure 1, un oscillateur réglé en tension (VCO) 103 travaillant sur une fréquence centrale de 14,318 NHz a sa sortie reliée à l'entrée d'un circuit diviseur par sept 102. Ce diviseur a sa sortie reliée à la borne d'entrée d'horloge d'un circuit générateur de synchronisation 101 de type connu, praduisant en conséquence la fréquence fondamentale d'horloge de 2,0454 MHz. lie circuit 101, sous forme intégrez produit les signaux requis de commande temporelle de télévision sous forme de synchronisation composite SC, de suppression composite BIEN, de drapeau pour la synchronisation de la sous-porteuse de chrominance B, de commande horizontale H et de commande verticale V, pour le fonctionnement correct du circuit générateur de la vision et de la déviation 110 de la caméra. Pour autant que cela se trouve représenté, I'oscillateur 103, le diviseur 102, et le circuit générateur de synchronisation 101 délivrent les signaux fondamentaux requis de commande temporelle pour un signal de télévision monochrome. De façon à admettre les signaux de commande temporelle pour la couleur, le générateur de synchronisation de source représenté sur la figure 1 comporte un oscillateur à cristal 106, dont la fréquence de fonctionnement de 3,58 MHz équivaut à la fréquence de la sous-porteuse conforme aux normes U.S,délivrant en consé quence à sa sortie le signal de sous-porteuse sc requis, qui est à son tour appliqué au circuit de caméra 110. Une seconde sortie de l'oscillateur 106 est reliée à une entrée d'un détecteur de phase 105 pour lui fournir une fréquence de référence de 3,58 MHz. Une seconde sortie de ltoscillateur réglé en tension 103 est reliée à l'entrée d'un circuit diviseur par quatre 104 pour délivrer un signal nominal de 3,58 MHz à une seconde entrée du détecteur de phase 105. Ce détecteur compare le signal à 3,58 MHz issu de l'oscillateur 106 avec le signal à 3,58 MHz issu de l'oscillateur réglé en tension 103, et fournit en sortie une tension continue de commande.La sortie du détecteur de phase 105 est reliée à la borne de commande de l'oscillateur réglé en tension 103, fermant ainsi la "boucle". Cette boucle est communément désignée sous le nom de boucle de verrouillage de phase et maintiendra sur toute l'étendue de son fonctionnement le signal de sortie de l'oscillateur 103 et, à son tour, le signal d'horloge sortant du circuit générateur de synchronisation 101, fixement sur le signal de sous-porteuse de couleur provenant de l'oscillateur 106. Lors- qu'on désire un fonctionnement en mode Genlock, un circuit séparateur de synchronisation 112,d'un genre connu, extrait d'un signal vidéo composite d'entrée E ses composantes de référence horizontale c HR, de référence verticale VR, et de référence de couleur BR. lies signaux HR et VR sont appliqués respectivement aux bornes de remise à zéro H et V correspondant aux commandes horizontale et verticale du circuit générateur de synchronisation 101, dans lequel ces signaux sont utilisés pour remettre à zéro ses compteursdiviseurs H et V. La référence de couleur à 3,58 MHz (BR) du signal vidéo composite S est appliquée à une borne du détecteur c de phase 108, où il est comparé avec le signal de sortie de l'dscillateur 106 qui bat aasai à 3,58 MHz.Comme dans le cas du détecteur de phase 105,'une comparaison est faite, et une tension continue de commande règle l'oscillateur 106 pour qu'il coincide avec la référence de couleur extérieure BR. Tout réglage de l'oscillateur 106 se répercute sur le détecteur de phase 105 qui, à son tour, corrige l'oscillateur réglé en tension 103 pour que la relation de phase des signaux de synchronisation du circuit générateur de synchronisation 101 reste fixe par rapport à la sous porteuse tD*ns les figures 5 c désigne le sigaal vidéo composite de sortie ÛH ÏÉ - - - - - - - Be fonctionnement du circuit de la figure 1 souleve cependant un grave problème, sur lequel s'est fondée la présente invention. Comme cela a été décrit en relation avec la figure 1, l'oscillateur réglé en tension 103 à 14,318 MHz et verrouillé en phase sur la référence de couleur arrivant sous les conditions du mode Genlock; par conséquent, le signal d'horloge à 2,0454 MHz entrant dans le circuit générateur de synchronisation 101 est aussi verrouillé sur la référence de couleur entrant. Sxmultanément, les signaux HR et VR du signal de référence d'entrée E remettent à zéro le c circuit générateur de synchronisation 101. le signal Genlock ainsi appliqué maintiendra le synchronisme du générateur de synchronisa tina de source sous la seule condition que la synchronisation horizontale et la synchronisation de la snus-porteuse de chrominance du signal E demeurent en relation fixe. Si la phase relative c de la synchronisation horizontale et de la synchronisation de la sous-porteuse de couleur change, alors la sortie du générateur de synchronisation de source peut être ambiguë.Dansune situation caractéristique, la référence de couleur entrant peut glisser progressivement par rapport à la référence horizontale entrant, de sorte que périodiquement, en fonction de la récurence et de l'amplitude du glissement, la synchronisation de sortie sautera instantanément en phase à cause de la remise à zéro indépendante des diviseurs - compteurs de commande horizontale du circuit générateur de synchronisation 101 par le signal de référence horizontal HR.Ces variations de phase de la synchronisation de sortie le rendent littéralement incapable de maintenir un mélange efficace des signaux de télévision Comme il n'y a aucune précision présente sur la position en temps et en phase du signal de synchronisation de la sous-porteuse de couleur par rapport au front de montée de la synchronisation horizontale, il est incapable d'hêtre mis en oeuvre pour dépendre seulement des caractéristiques elassiques du mode Genlock illustré én relation avec. la figure 1. lie circuit de la figure 2 représenté sous forme synoptique présente une solution efficace pour résoudre les difficultés fonctionnelles qui viennent d'hêtre décrites à l'occasion de la figure 1. Dans la figure 2, une première boucle de verrouillage de phase comprend l'oscillateur réglé en tension (VCO) 203, le diviseur 202, le générateur de synchronisation 201, et le détecteur de phase 2050 En mode Qenlock, le signal extérieur de référence horizontale HR est appliqué à une entrée du détecteur de phase 205. l'autre entrée de ce détecteur reçoit un signal fonction de la synchronisation horizontale, typiquement la demi-fréquence de synchronisation horizontale H/2 engendrée par le générateur de synchronisation 201. Le détecteur de phase 205 compare le signal extérieur HR avec le signal fonction de la synchronisation horizontale provenant du générateur de synchronisation 201, et engendre en conséquence une tensinn continue de commande qui est à son tour réintroduite dans l'oscillateur réglé en tension 203 par sa borne de commande. Le signal de sortie de synchronisation horizontale du générateur de synchronisation 201 est maintenant indépendamment verrouillé sur le signal extérieur HR, en vertu du réglage VCO de l'entrée d'horloge à 2,0454 Hz du générateur de synchronisation 201 au lieu de la remise à zéro de ce générateur de synchronisation comme cela a été décrit en relation avec la figure 1. Une seconde boucle de verrouillage de phase est utilisée dans le circuit de la figure 2 pour la commande correspondante Genlock de la génération de la sous-porteuse de couleur. Le signal extérieur de la référence de couleur ER est appliqué à une entrée du détecteur de phase 208. L'autre entrée de ce détecteur de phase est reliée à une sortie de l'oscillateur 206.Le détecteur de phase 208 compare la fréquence de la référence de couleur extérieure BR (3,58 MHz) avec la fréquence de sortie à 3,58 MHz de l'oscillateur 206, et engendre une tension continue de commande qui est à son tour appliquée à la borne de commande de l'oscillateur 206, assurant par ce fait que la sous-porteuse engendrée est verrouillée en phase et en fréquence sur la référence extérieure de couleur ER provenant du signal composite extérieur d'entrée E c l'utilisation de deux boucles indépendantes de verrouillage de phase, l'une pour le verrouillage de la couleur et l'autre pour le verrouillage horizontal, met les sorties de sous-porteuse et de synchronisation horizontale du générateur de synchronisation de source sous la commande individuelle des signaux de référence entrant ou extérieurs, maintenant ainsi la maitre-commande temporelle sous l'emprise des signaux de référence et constituant de meme un réglage indépendant des signaux engendrés relatifs à la sous-porteuse de couleur et/ou à l'horizontal pour la souplesse dans les temps et les phases des signaux vidéo provenant de sources multiples, quand on désire mélanger une ou plusieurs de telles sources vidéo pour des buts de programmation. La figure 3 illustre un circuit mettant en oeuvre l'invention dans un générateur de synchronisation de source pour système NTSC, qui procure un fonctionnement autonome (par cristal) et un fonctionnement Genlock, en plus d'un réglage indépendant de la mise en phase de la couleur et de l'horizontal, pour permettre le mélange du signal vidéo composite de sortie du générateur de synchronisation de source avec un autre signal vidéo composite quelconque de sortie. Sous le mode de fonctionnement Genlock illustré à la figure 3, un signal vidéo extérieur de référenee E sous forme d'un signal c vidéo composite est appliqué à une entrée d'un ampificateur 310. La sortie de cet amplificateur est reliée à son tour à l'entrée d'un séparateur de synchronisation 309. Ce séparateur de synchronisation 309, fonctionnant de la manière bien connue des gens du métier, délivre des signaux de sortie sous forme de signaux de référence verticale V, horizontale H, et de couleur B. Comme décrit ci-dessus en relation avec les circuits des figures 1 et 2, ces signaux de référence servent à verrouiller le générateur de synchronisation de source sur le signal de référence extérieure. la boucle de verrouillage horizontal de phase de la figure 3 se compose d'un oscillateur réglé en tension (VCO) 303, d'un diviseur 202, d'un générateur de synchronisation 301, et d'un détecteur de phase 307, et est destinée à maintenir les signaux de sortie de commande temporelle du générateur de synchronisation 301 verrouillés sur la partie horizontale de la référence vidéo extérieure. La boucle de verrouillage de phase de la sous-porteuse, représentée sur la figure 3, se compose d'un oscillateur 3t3 et d'un détecteur de phase 312, qui maintiennent la sortie de sousporteuse à 3,58 MHz verrouillée sur la partie de référence de couleur de la référence vidéo extérieure. Comme cela a été décrit ci-dessus en relation avec la figure 2, les boucles de verrouillage de phase pour la sous-porteuse et l? orizontal sont indépendantes et maintiendront la sortie du générateur de synchronisation de source verrouillée sur la vidéo de référence entrant. Afin d'utiliser la souplesse maximale qne les deux boucles indépendantes de verrouillage de phase peuvent fournir, la boucle de verrouillage de phase pour l'horizontal comporte une commande de phase de l'horizontal 306. Cette commande, qui peut être du type commandée enanalogique ou en numérique, consiste essentiellement en un circuit de retard pouvant être utilisé pour avancer ou retarder la synchronisation horizontale sortant du générateur de synchronisation 301 par rapport à la référence d'entrée. De même, un circuit 320 de décalage de phase de 0 à 3600 est incorporé dans le circuit de sortie de la sous-porteuse à 3,58 MHz pour régler la phase de la sous-porteuse de sortie par rapport à la vidéo de référence d'entrée. Dans le mode de fonctionnement autonome, le réglage de la stabilité et de la commande temporelle des signaux de synchronisation engendrée repose entièrement sur l'oscillateur à cristal 313. Dans le mode de fonctionnement autonome, les boucles indépendantes de verrouillage de phase de la sous-porteuse de couleur et de l'horizontal sont découplées par l'action d'un commutateur 315a et 315b. Cependant, dans le but d'assurer une référence correcte de la sous-porteuse sur les signaux de synchronisation horizontale, on utilisé un troisième détecteur de verrouillage de phase 311. Une entrée du détecteur de phase 311 est reliée à la borne de sortie de l'oscillateur 313, appliquant ainsi à ce détecteur un signal à 3,58 MHz stabilisé promenant de l'oscillateur à cristal. Un circuit diviseur par quatre 304, relié à la sortie de l'oscillateur réglé en tension battant à 14,318 MHz, constitue l'autre entrée du détecteur de phase 311 à une fréquence nominale de 3,58 MHz. le détecteur de phase 311 compare les deux fréquences d'entrée, et délivre en conséquence à sa sortie un signal continu de commande proportionnel à leur différence. La sortie du détecteur de phase 311 est reliée à la borne de commande de l'oscillateur réglé en tension 303, créant ainsi une boucle de verrouillage de phase qui verrouillera l'oscillateur réglé en tension 303 et, à son tour, la sortie d'horloge du générateur de synchronisatinn 301t sur l'oscillateur de sous-porteuse 313.Pour s'assurer que la sortie de synchronisation horizontale du générateur de synchronisation reste verrouillée sur l'oscillateur 313 sans ambiguité, un signal fonction de la fréquence de synchronisation horizontale (fH/2) issu du générateur de synchronisation 301 est appliqué par un circuit logique de remise à zéro 305. Ce circuit 305 compare le signal fH/2 avec la phase du signal de sortie de ltoscillateur réglé en tension 303, remettant à zéro le diviseur 304 toutes les fois que cela est nécessaire pour assurer une relation de phase continue au détecteur de phase 311 qui,à son tour, maintiendra la phase du signal de synchronisation horizontale par rapport à la sous-porteuse de couleur. la figure 4 décrit un circuit mettant en oeuvre l'invention dans le cas d'un générateur de synchronisation de source pour système PAl, qui correspond généralement au dispositif représenté sur la figure 3, avec en outre un circuit 414 assurant que la séquence des quatre trames, connue sour le nom de suppression de Bruch, et les créneaux (PAL;C) du système PAl sont verrouillés en phase sur la référence verticale durant le fonctionnement en mode Genlock. Une autre nécessité de la commande temporelle du système PAL est demandée durant le mode autonome de fonctionnement. La sousporteuse de couleur dans le système PAL n'est pas un multiple entier de la fréquence horizontale. Afin de verrouiller en phase la sous-porteuse sur les signaux de synchronisation horizontale en mode de fonctionnement autonome, il est nécessaire de décaler le signal de sortie de l'oscillateur 417 vers le détecteur de phase 405 de 25 Hz pour former un multiple entier d'un signal fonction de la synchronisatinn horizontale engendré par le générateur de synchronisation 401. Ceci est effectué en appliquant le signal à la demi-fréqueme deXQ e fH/2 à un circuit diviseur par deux 406. La sortie de ce diviseur est reliée à une entrée du détecteur de phase 405, celui-ci fournissant un signal fH/4 égal à 3906,25 Hz. La sortie de l'oscillateur de la sous-porteuse de couleur 417 est reliée à un circuit de décalage de 25 Hz 408, qui soustrait 25 Hz du signal de sortie à 4,43361875 MHz de l'oscillateur 4E.7. Le circuit de décalage 408 produit donc une fréquence de 4,43359375 MHz, qui est cette fois un multiple entier du quart de la fréquence horizontale. La sortie du soustracteur 408 est reliée à un circuit 407 divisant par 1135. La sortie du diviseur 407 bat à la fréquence de 3906,25 Hz, qui correspond à fH/4, et qui est appliquée au détecteur de phase 405. Ce détecteur de phase engendre une tension de commande, qui est appliquée à l'oscillateur réglé en tension 403 et, comme cela a été décrit précédemment en relationavec la figure 3, verrouille les signaux de sortie de synchronisation horizontale issus du générateur de synchronisation 401 sur ltoscillateur de de la sous-porteuse de couleur 417. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation décrits et illustrés, mais comprend au contraire tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées dans l'esprit de l'invention et mises en oeuvre conformément à la définition de l'invention donnée dans les revendications qui suivent. R E V FND I C A iC I o~N~S~ 1 - Générateur pour la synchronisation du signal vidéo composite de sortie d'une caméra de télévision sur une référence extérieure du système de télévision représentée par une source de signaux de référence comprenant au moins des composantes de référence de couleur et de ligne, ces composantes étant soumises à des variations relatives en temps et en phase, ledit générateur étant ca;;eactérisé en ce qutil comprend i une première boucle de verrouillage de phase comprenant un circuit générateur de synchronisation pour produire plusieurs signaux de synchronisation autres que la sous-porteuse de couleur, une première source de signaux d'horloge reliée à une entrée dudit circuit générateur de synchronisation, un premier détecteur de phase ccx4Lé à la sortie battant à la fréquence de ligne dudit circuit générateur de synchronisation et à la composante We référence tde ligne du signai extérieur pour produire une première tension de commande, cette tension de commande étant appliquée à ladite première source de signaux d'horloge pour synchroniser lesdits signaux de synchronisation sur la composante de ligne de ladite référence extérieure, ces signaux synchronisds étant appliqués à des moyens d'utilisation dans ladite caméra ; et une seconde boucle de verrouillage de phase comprenant une seconde source de signaux d'horloge pour produire ladite sous-porteuse de couleur, un second détecteur de phase couplé à ladite .seconde source de signaux d'horloge et à ladite composante de référence de couleur pour produire,.une seconde tension de commande, cette tension de commande étant appliquée à ladite seconde source de signaux d'horloge pour synchroniser ladite sous-porteuse de couleur sur la composante de référence de couleur de ladite référence extérieuza, la sous-porteuse de couleur synchronisée étant appliquée à des moyens d'utilisation dans ladite caméra ; et en ce que lesdites première et seconde boucles réalisent des synchronismes indépendants des composantes de couleur et de ligne dudit signal vidéo composite de sortie avec les composantes de couleur et de ligne de ladite source de signaux de référence. 2 - Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première boucle comporte des moyens de temporisation pour avancer ou retarder lesdits signaux de synchronisation par rapport à la composante de ligne précitée desdits signaux de référence. 3 - Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde boucle comporte des moyens de décalage de phase faisant varier la phase de ladite sous-porteuse engendrée par rapport à ladite composante de couleur desdits signaux de référence.