Brevet FR2320017A1 — publié le 19770225

La présente invention concerne un procédé de codage et de réduction de débit numérique par sous échantillonnage entrelacé trame à trame et intratrame avec interpolation, s'appliquant aux signaux de Télévision entrelacés. La transmission numérique d'images animées nécessite une cadence de transmission élevée. Pour transmettre un signal visiophonique échantillonné à 2 MHz et codé en MIC à 7 éléments binaires par point, le débit numérique s'élève à 14 Mégabauds. Si n représente le nombre d'éléments binaires caractérisant l'amplitude codée en MIC d'un élément d'image, suivant une échelle linéaire variant du niveau le plus bas au niveau le plus élevé du signal analogique de départ, pour un signal de visiophone il est nécessaire que n égale 7 pour que la dégradation apportée par le codage ne soit pas perceptible. Il est donc important de diminuer le débit numérique pour aboutir à des réseaux de transmission dtimages économiques. Une solution simple consiste à effectuer un sous échantillonnage de 11 image en ne transmettant qu'un point sur deux. Les points manquants peuvent etre reconstitués, à la réception, en répétant la valeur des points transmis. Un autre procédé est cité dans la demande de brevet français 72.40 610 et consiste à utiliser un sous échantillonnage entrelacé sur deux lignes adjacentes appartenant à des trames différentes. Les points manquants sont reconstitués, à la réception, par interpolation entre les valeurs de deux points adjacents dans le sens de la ligne transmise. Un tel procédé, cependant, introduit des contours parasites dans le cas où la corrélation verticale est plus importante que la corrélation horizontale. Le procédé selon l'invention consiste à interpoler à l'émission les points non échantillonnés entre les points adjacents dans le sens des lignes (H) ou dans le sens des colonnes (V) par comparaison entre les valeurs reconstituées et la valeur vraie du point manquant et en ce qu'on détermine la meilleure approximation entre les grandeurs H et V, grandeur interpolée que l'on transmet en ligne sous la forme d'un élément binaire supplémentaire de corrélation suivant chaque point transmis et en ce qu'a la réception on reconstitue chaque point d'image non échantillonné à l'émission au moyen de cet élément binaire supplémentaire indiquant ainsi la corrélation dudit point non échantillonné avec les quatre points entourant celui-ci. Le procédé de l'invention permet une réduction du débit numé rique de n à n + I c'est-à-dire a' partir de n = 2. Dans le cas de 2 l'image de visiophone, codée à 7 éléments binaires par point, le débit passe alors de 14 Mbauds à & Wbauds. Le procédé de l'invention sera mieux compris à la lecture de la description suivante et des dessins qui l'illustrent. La figure 1 représente un schéma des positions des points interpolés à partir des points de l'image émis et reçus. La figure 2 représente la partie émission du procédé de l'invention. La figure 3 représente la partie réception du procédé de l'invention. En se référant à la figure la, on peut suivre le choix des points que l'on convient de transmettre à l'émission. Une image est explorée par un procédé de balayage entrelacé d'ordre deux ainsi se succèdent des lignes N-l, N+l par exemple appartenant à une trame paire et N appartenant à une trame impaire. Si on considère un point X de l'image, sa corrélation avec les points voisins est d'autant plus forte que la distance considérée est plus faible. Les corrélations verticales et horizontales peuvent donc être utilisées pour avoir une bonne estimation de la valeur du point X. Après codage de l'ensemble des points de l'image, le signal est alors sous échantillonné un point sur deux en losange. Si on consi dôre le point X non échantillonné et les points A, B, C, D échantillonnés et entourant le point X, on peut alors effectuer deux corrélations : pour la corrélation verticale on effectue A*B, pour la 2 corrélation horizontale C+D puis on compare X aux deux valeurs calculées. La différence minimum indique alors le sens de la corrélation maximum, soit horizontale, soit verticale. Les points souséchantillonnés et codés, selon un procédé conventionnel de modulation par impulsions et codage (MIC), chacun avec n éléments binaires, sont représentés sur la figure 1 par un point noir.Pour chaque point transmis un élément binaire supplémentaire est transmis également indiquant la corrélation du point suivant avec les quatre points entourant celui-ci. Les points non transmis sont représentés par des points bancs sur la figure 1. La reconstitution de deux points nécessite donc la transmission de n+l éléments binaires par élément d'image. Un tel procédé s'applique au sous échantillonnage entrelacé trame à trame aussi bien qu'au sous échantillonnage entrelacé intra-trame. Le sous échantillonnage entrelacé intra-trame consiste à transmettre les signaux vidéo sous forme de mots correspondant à des échantillons entrelacés sur trois lignes adjacentes appartenant à la meme trame à la réception, à interpoler des échantillons égaux à la demi-somme des échantillons transmis. Un tel sous échantillonnage est représenté sur la figure 1 b. Les points considérés dans le calcul se trouvent sur trois lignes adjacentes de la meme trame. Si X est un point non transmis de la ligne N de la trame T, on choisit pour la corrélation verticale le point A de la ligne N-1 de la même trame T et le point B de la ligne N+1 de la même trame T. Pour la corrélation horizontale, on choisit les points C et D se trouvant sur la ligne N de la mEme trame T. Le sous échantillonnage entrelacé trame à trame avec interpolation consiste à transmettre à l'émission les signaux vidéo sous forme de mots correspondant à des échantillons entrelacés sur trois lignes adjacentes appartenant à deux trames différentes et à la réception, à interpoler des échantillons égaux à la demi-somme des échantillons transmis. Un tel sous-échantillonnage est représenté sur la figure 1 c. Si X est un point non transmis de la ligne N de la trame T, on choisit pour la corrélation verticale les points A et B des lignes N et N+1 de la trame T+1. Pour la corrélation horizontale on choisit les points C et D de la ligne N de la trame T.Dans ce cas les distances étant diminuées, la corrélation verticale augmente et la qualité subjective de l'image restituée augmente Dans les deux cas de sous-échantillonnage le calcul de la valeur de l'élément binaire indiquant le choix de la corrélation verticale ou horizontale reste le même. Seule la commande de souséchantillonnage intra-trame ou trame à trame change. La figure 2 précise l'organisation de la partie émission dtun dispositif permettant de réaliser le procédé de l'invention. Un signal vidéo composite S (signal vidéo + signal de synchronisation) fourni par la caméra visiophone, est appliqué à un circuit 1 extracteur de la synchronisation. Le signal vidéo simple est séparé pour alimenter un codeur 2 qui délivre en code MIC des mots de 7 éléments binaires par point. La récupération des mots de synchronisation et de l'horloge H à 2,048 MHz en 1 permet d'une part de diriger les mots codés à 7 éléments binaires vers les différents corrélateurs2 d'autre part d'élaborer des commandes de sous-échantillonnage. En effet, l'horloge de sous-échantillonnage Ht est obtenue en 12 par division de la précédente H. Afin de garder toujours la meme horloge au début de la même trame, une commutation entre les deux horloges de sous-échantillonnage est effectuée en début d'image. Cette horloge H' à 1,024 MHz va aussi commander le multiplexage en 13 des informations à transmettre, soit n+l éléments binaires au lieu de n éléments binaires par point. 2 Les mots représentant les points d'image issus du codeur 2 sont dirigés vers deux circuits d'addition et de soustraction permettant de détecter les corrélations horizontales H et verticales V. Un premier circuit formé par les dispositifs 3, 4, 5, 10 permet de calculer la corrélation horizontale, un deuxième circuit formé par les dispositifs 6, 7, 8, 9, la corrélation verticale. Le premier circuit permettant de calculer la corrélation verticale consiste en une succession de mémoires ou de registres à décalage 3, 4, 5, placés en série, permettant en 3 un décalage de une ligne ou de une trame, en 4 un décalage de un point et en 5 également un décalage de un point. Suivant que l'on introduit en 10 les informations délivrées par les sorties des mémoires 3, 4 ou 5 on introduit les mots représentatifs des points C, X ou D c'est-à-dire trois points se trouvant sur une même ligne et une même trame. Le dispositif 10 détecte la corrélation horizontale en effectuant l'opération iC + D - 2X = H et délivre une grandeur H représentant la corrélation horizontale. De la même façon pour les informations délivrées dans le deuxième circuit, la mémoire 6 effectue un décalage des informations de un point, le registre 7 un décalage de une ligne ou de 0 point. En effet suivant que l'on effectue le sous-échantillonnage intra-trame ou trame à trame, on décale de une ligne ou de 0 point respectivement. Puis on décale les informations issues du registre 7 de une ligne dans un registre 8. Les informations délivrées par les sorties des registres 6 e t 8 respectivement sont représentatives des points B et A et sont comparées avec les informations issues de la mémoire 4 représentatives de X. Le détecteur 9 de la corrélation verticale effectue l'opération A + B - 2x1 = V.Les deux résultats H et V sont comparés entre eux dans un comparateur ll dont la sortie fournit l'élément binaire Y de corrélation. L'élément binaire de corrélation et la sortie décalée correspondant à X sont sous échantillonnés en quadrature au moyen de l'horloge ' de sous-échantillonnage (à 1,024 MHz) puis sont multiplexés afin d'attaquer les circuits de transmission qui délivrent le signal S'. Dans le cas d'un sous-échantillonnage intra-trame (figure 1 b) les lignes successives sont sous échantillonnées par deux horloges en quadrature. Cependant dans le cas dtun sous-échantillonnage trame à trame, la commutation des horloges en quadrature se fait à la fréquence image au lieu d'être à la moitié de la fréquence ligne. La figure 3 représente la partie réception du dispositif permettant de réaliser le procédé de l'invention. Le signal numérique S' provenant des circuits d'adaptation à la ligne de transmission est constitué par des mots de 7 éléments binaires parallèles pendant une période d'échantillonnage à 2,048 MHz,à chaque mot de 7 éléments binaires est adjoint le bit de corrélation pendant la période d'échantillonnage suivante. Une base de temps 1 permet, à partir du train numérique d'arrivée S', de détecter les synchronisations ainsi que les horloges d'échantillonnage-H à 2,048 MHz et de sous-échantillonnage Ht à 1,024 MHz. Ainsi que pour le dispositif émission de la figure 2, deux circuits comportant des mémoires permettent de détecter les corrélations verticale et horizontale. Un premier circuit formé des mémoires 2, 3, 4 délivre les points C et D et permet d'effectuer en 8 l'opération C + D . Un deuxième 2 circuit formé des mémoires 5, 6, 7 permet de délivrer les points A et B à un dispositif 9, qui réalise l'opération A + B . La mémoire 2 permet un décalage d'une ligne dans le cas de la c2orrélation intra-trame ou d'une trame dans le cas de la corrélation trame à trame et délivre ainsi le point D. La mémoire 3 permet un décalage supplémentaire d'un point et délivre le point X, X étant l'élément binaire de corrélation, La mémoire 4 permet un autre décalage d'un point et délivre le point C à un opérateur 8 qui effectue l'opéra- tion C + D La2mémoire 5, permettant un décalage d'un point, délivre le point B; les mémoires 6et 7 réalisent un décalage d'une ligne dans le cas du traitement trame à trame et de deux lignes dans le cas du traitement intra-trame et délivrent le point A. Les points A et B sont ensuite additionnés dans l'opérateur 9. L'élément binaire de corrélation permet de choisir la demisomme indiquée par son état. Le train numérique où est prélevé X, l'élément binaire de corrélation, est alors commuté par la commande de sous-échantillonnage H' et l'on obtient les points sous-échantillonnés, suivis chacun d'un point interpolé verticalement ou horizontalement. Le signal numérique est alors reconverti en 1 sous forme analogique puis on lui adjoint le signal de synchronisation P issu du détecteur 1 que l'on mélange au signal avant d'attaquer le moniteur de visualisation. REVENDICATIONS 1 - Procédé de codage d'images par sous-échantillonnage entrelacé avec interpolation à la réception comportant à émission un échantillonnage des lignes de chaque trame d'une image à raison de n éléments binaires pour un point d'image et permettant un souséchantillonnage un point sur deux, chaque point d'image non échantillonné à 11 émission étant remplacé à la réception par la moyenne arithmétique des échantillons l'encadrant, procédé caractérisé en ce que, à 11 émission, on interpole les points non échantillonnés entre les points adjacents dans le sens des lignes (H) ou dans le sens des colonnes (V) par comparaison entre les valeurs reconstituées et la valeur vraie du point manquant et en ce qu'on détermine la meilleure approximation entre les grandeurs H et V, grandeur interpolée que l'on transmet en ligne sous la forme d'un élément binaire supplémentaire de corrélation suivant chaque point transmis et en ce qu'à la réception on reconstitue chaque point d'image non échantillonné à l'émission au moyen de cet élément binaire supplémentaire indiquant ainsi la corrélation dudit point non échantillonné avec les quatre points placés aux sommets d'un losange centré sur celui-ci. 2 - Procédé de codage selon la revendication I caractérisé en oe qu'on-sélectionne les points intervenant dans la corrélation horizontale dans la même trame que le point d'image non échantillonné. 3 - Procédé de codage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on sélectionne les-points intervenant dans la corrélation verticale dans la trame suivant celle du point non transmis.