Brevet FR2495858A1 — publié le 19820611

PROCEDE DE TRANSCODAGE PARALLELE SERIE D'UN TRAIN NUMERIQUE PARALLELE ET DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE SIGNAUX VIDEO NUMERISES METTANT EN OEUVRE UN TEL PROCEDE L'invention se rapporte au traitement de signaux vidéo numérisés et plus particulièrement à un procédé de transcodage d'un train numérique vidéo de huit éléments binaires parallèle, et à un dispositif de transmission de signaux vidéo numérisés mettant en oeuvre un tel procédé. Dans la télévision dite numérique, les signaux vidéo sont transmis sous forme d'un train de mots de huit éléments binaires (e.b) résultant du codage à deux états par non retour à zéro (NRZ) du signal vidéo sur 256 niveaux. De tels signaux peuvent être exploités tels quels dans une station de réception, mais dans certains cas, par exemple dans des réseaux de distribu- tion locaux, il sont retransmis sous forme d'une suite série d'éléments binaires. Lorsque cette retransmission est effectuée par l'intermédiaire d'un câble coaxial, des dispositifs de conversion parallèle-série mettant en oeuvre un procédé de transcodage _tilisant un code ternaire (3 états possibles pour coder les deux niveaux I et 0) peuvent être utilisés. Ils diminuent la bande nécessaire mais ils utilisent un signal à trois niveaux pour reconstituer facilement le rythme des éléments binaires. De tels dispositifs sont difficiles à mettre en oeuvre pour la transmission utilisant des câbles optiques car il est difficile de transmettre trois niveaux sur de tels câbles. Par contre les dispositifs à fibres optiques sont moins limités en bande passante. L'invention a pour objet un procédé de transcodage parallèle-série particulièrement applicable à la transmission de signal vidéo numrrisé sur câble à fibre optique, dans 1--quel les éléments binaires sont codés sur deux niveaux, le procédé étant te: qu'au prix d'une légère augmentation de bande le signal binaire série a une valeur -moyenne quasi- constante et présente une richesse de transitions permettant de reconstituer le rythme des éléments binaires. Suivant l'invention, un procédé de transcodage d'un train numérique de mots de huit e.b parallèles est principalement caractérisé en ce que ces mots de huit e.b sont codés en mots de neuf e.b série suivant un code qui comporte, d'une part les mots Xi de neuf e.b composés de cinq "1" et de quatre "0" et leurs compléments à 1, excepté ceux qui comportent cinq e.b consécutifs identiques et ceux qui commencent ou se terminent par quatre e.b identiques, (i = 1 à 226), d'autre part des mots de neuf e.b, Yj, (j variable) composés de trois "O" et de six "1" et leurs compléments à I,Zj, composés de trois "1" et de six "0", choisis pour comporter un maximum de transitions. L'invention a également pour objet un dispositif de transmission de signaux vidéo numérisés mettant en oeuvre un tel procédé. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaî- tront à l'aide de la description qui suit. Le signal vidéo numérisé disponible sous la forme d'un train parallèle de huit éléments binaires à la fréquence F doit être transformé pour sa transmission en série en un signal unique à un rythme Fs supérieur ou égal à 8F p. Pour cela, le signal vidéo numérisé doit être codé et ce codage doit répondre à un certain nombre de critères: - Tout d'abord le signal série doit comporter suffisamment de transitions pour que l'horloge de rythme Fs puisse être reconstituée, sans augmentation notable de la bande passante. - Par ailleurs la valeur moyenne du signal série doit être quasi- constante et égale à la moitié de l'amplitude d'un élément binaire. En effet dans un système de transmission o les basses fréquences ne sont pa- transmises et o le bruit rajouté est le mêmrne sur les deux niveaux emi:% l i'écart entre 1- Valeur moyenne du signal et la valeur tend à diminz5_- l'immunité du canal de transmission au bruit et donc à augmenter le tau: d'erreur, à puissance ernmise constante. Il est donc souhaitable que la valeur moyenne du signal série soit aussi proche que possible de la moitié d: l'amplitude d'urn element binaire -i5 -En!fi- k, code do: r", oir la possiilité d'introduire une séquence de synchronisa. on p.ou:^ ir- ne &m.ue, afin de faciliter la reconnaissan- ce d'un début de mot dans le -train série et donc de protéger le système contre les erreurs lors du décodage par la reconnaissance de cette séquence: synchronisation trame numérique. Le proc&de de transcodage precisément décrit ci-après, transformant les mots de huit éléments binaires en parallèle en mots de neuf éléments binaires en serie, permet d'obtenir un signal répondant aux critères mention- nés ci-dessus. Comme indiqué ci-dessus, les symboles O et 1 sont codés à l'aide du code NRZ. Le procédé de transcodage suivant l'invention fait correspondre aux 28 mots possibles du train numérique parallèle de huit éléments binaires, 28 mots formés de neuf el'ments binaires choisis parmi les 29 mots possibles. Les neuf éléments binaires de chacun de ces mots étant transmis en série. Dans Pensemble formé par les mots de neuf éléments binaires, on distingue entre autres: - 126 mots formés de quatre "1" et de cinq "0" - 126 mots formés de cinq "1" et de quatre "0" - 84 mots formés de six "1" et de trois "0" -84 mots formés de trois "1" et de six "0". Les mots de structure quatre "1" - cinq "0" ou cinq "1" - quatre "0", dits dans la suite mots de structure quatre - cinq, ont une valeur moyenne, sur neuf éléments binaires, proche par défaut ou par excès de la moitié de l'amplitude d'un élément binaire. En conséquence, une suite aléatoire de mots de structure quatre - cinq, présente une valeur moyenne sur un grand nombre de mots égale à la moitié de l'amplitude d'un élément binaire. Les mots de structure six '"" - trois "1" ou trois "0" - six "1", dits dans la suite mots de structure six - trois, présentent, entre la valeur moyenne sur neuf éléments binaires et la valeur ô un écart important. Par contre, un ensemble de deux mots l'un de structure six "0" - trois "1", l'autre de structure trois "0" - six "Il" présente une valeur moyenne exactement égale à È. En conséquence, les mots de neuf éléments binaires retenus seront choisis soit parmi les mots de structure quatre - cinq, soit parmi les mots de structure six - trois, mais dans ce dernier cas, un mot de huit éléments binaires sera codé par un mot de structure six "0" - trois "1", ou par son complément à 1 selon que, dans les mots codés précédents, le dernier de structure six-trois était un mot de six "0"-trois "1" ou trois "0"-six"l". Ainsi la valeur moyenne du signal sera toujours quasi-constante, égale à 1. Par ailleurs, pour obtenir un signal série comportant suffisamment de transitions pour que l'horloge puisse être récupérée facilement, le premier critère étant ainsi vérifié, il est nécessaire d'éliminer les mots qui ne comportent pas suffisamment de transitions. Pour cela, dans l'ensemble des mots de neuf éléments binaires précédemment retenus, ceux qui commencent ou se terminent par quatre éléments binaires ou plus consécutifs identiques sont écartés. Ainsi, deux mots quelconques en série ne présenteront jamais plus de six éléments binaires consécutits identiques. Par ailleurs, les mots de neuf éléments binaires qui possèdent une suite de cinq éléments binaires ou plus identiques sont également écartés. Ainsi, 26 mots sont écartés des mots de structure cinq - quatre. Les mots de structure quatre "1" - cinq "O" écartés de l'alphabet du code en suivant les critères précédents sont ceux qui suivent: Mots de quatre "1" - cinq "0" exclus: 000001111 111100000 000010111 000011101 000011110 011110000 101110000 110110000 111010000 100000111 110000011 111000001 Leurs compléments à I de structure cinq "1" - quatre "0" sont également écartés de l'alphabet du code. Parmi les 252 mots possibles de structure cinq - quatre, 226 mots sont donc retenus, soient Xi, i = 1 à 226. Pour le codage des 256 mots possibles de huit éléments, il en reste 30 auxquels il faut attribuer un mot de structure six - trois. Ces mots sont choisis suivant le critère du nombre maximum de transitions. En pratique, le fond de synchronisation qui corres- pond au niveau 0 étant codé par un mot de synchronisation particulier à déterminer, il y a donc 29 mots de structure six - trois présentant un maximum de transitions à sélectionner. A titre d'exemple, les mots retenus Yj, j = à 29 de structure six T"1" - trois "0" sont ceux qui suivent: Mots Yj six "1" - trois "0" retenus: 010111101 110011011 101111010 011101101 011011O011l 101110110 011110101 110110011 101101101 101011101 101011110 010111101 011011101 110111010 010110111 110101110 10101101 1 101010111 101101011 011101011 11010110 111010101 110101011 111010110 110110101 111011010 110101101 101101110 Leurs compléments à 1, Zj, j = 1 à 29, sont également des mots de l'ensemble, un mot de structure six "1" - trois "0" et son complément à 1 codant le même mot de huit éléments binaires parallèle. Le mot de synchronisation trame numérique est choisi dans l'ensem- ble des mots de neuf éléments binaires de façon qu'il ne soit jamais retrouvé en plaçant bout à bout deux mots quelconques de l'alphabet précédemment défini. Le tableau qui suit représente les mots qui représentent cette caractéristique, obtenue par une recherche systématique dans les mots de structure cinq - quatre, les mots de structure six trois, et les mots de structure sept- deux. 011111110 =5S 100000001 = S 000000011 Tous ces mots possibles sont de structure sept - deux, en conséquen- ce, deux d'entre eux sont chc sis l'un étant le complément à I de l'autre. Dans le mode de réalisation mis enr oeuvre, les deux premiers mots S et S ont été retenus. Dans le cas particulier de signaux numériques représentatits d'un signal vidéo, il existe des instants privilégiés pour introduire les mots de synchronisation trame numérique. Ces instants privilégiés sont les instants de synchronisation habituelle de signaux analogiques vidéo, les impulsions de synchronisation lignes et les impulsions de synchronisation trames. De plus, ces synchronisations faisant jiartie du signal à transmettre, il est possible de confondre la synchronisation à transmettre et la synchronisation trame numérique particulièrement destinée au traitement des signaux numériques. Durant ces instants de synchronisation, pendant lesquels le niveau vidéo est 0, une séquence de synchronisation S S S S... est transmise pendant toute la durée de Pimpulsion de synchronisation. Tous les mots de neuf éléments binaires permettant de coder les mots parallèles de huit éléments binaires sont alors déterminés. Dans une phase finale, il reste à attribuer à chaque mot de huit éléments binaires un mot de structure cinq - quatre ou deux mots complémentaires de structure six trois. Cette attribution est effectuée en tenant compte de la structure particulière des signaux vidéo analogiques et des signaux vidéo numérisés correspondants. En effet, dans le signal vidéo numérisé codé sur huit éléments binaires parallèles, les niveaux 0 à 3 sont réservés à la synchronisation, 0 étant comme indiqué précédemment le niveau du fond de synchronisation. L'ampli- tude vidéo normale varie entre les niveaux 16 et 240. Les niveaux compris entre 4 et 15 d'une part et 241 à 255 d'autre part servent à coder d'éventuels dépassements. Pour que la valeur moyenne du signal série reste quasi- constante et égale à la moitié de Pamplitude d'un élément binaire, les mots de structure cinq - quatre sont attribués en priorité au codage des niveaux - compris entre 16 et 240. Les autres mots, de structure six trois, codent les mots non codés entre 16 et 240 et les mots correspondant aux dépassements entre 4 et 15 et entre 241 et 255. Le tableau de correspondance précis entre les mots de huit éléments binaires et les mots de neuf éléments binaires retenus comme indiqué ci-dessus est alors mis en mémoire. Le signal numérique série après transcodage est donc de la forme: x 1 x2 x3 Y1 X4 X5z6 x7 Xs X9... S S S Le transcodage décrit ci-dessus satisfait donc les trois critères énoncés au début, composante moyenne du signal série quasi-constante, richesse des transitions du signal série pour la reconstitution de l'horloge et présence d'une séquence de synchronisation trame numérique qui ne peut être retrouvée dans le train série. Ce dispositit peut être avantageusement appliqué à une transmission sur fibre optique mais également à une transmission sur câble coaxial. Il permet de minimiser la complexité du récepteur car il ne nécessite pas la transmission de la composante continue du signal numérique. D'autre part Il grande richesse en transitions du signal transmis peut permettre de simplifier les systèmes de récupération d'horloge. Le choix du mot de synchronisation trame numérique ainsi que sa localisation dans le signal numérique vidéo série permettent une excellente protection contre les erreurs de transmission liées à une mauvaisc conna:ssance; ve,-;ue!e Je l'information concernant leD débuts de mot dans le train série. Ce procedé de transcodage parallèle sée:i peut donc être mni en oeuvre dans un dio;t_ de transmission de signaux vidéo rumérises dans lequel des méthodes de corrélation éventuellemenç assez simples permettent un prc. tection parfaite de l'information de début mot, p&.s:;.e cie info; ar " a t être _ r.rue, ni%ême avec un taux derreu- mauvais. Le dispisitil de transmission comporte detux mémoires de transcodage programmées, l'une couplée à l'entrée du canal de transmission délivrant L- signai série apt.s transcolage, l'autre cclD!ée à la sortie du canal dc transmissocn par l'interméd-'aire d'un circuit de reconnaissance de l'informa- tion de debut de mot pour restituer à partir du signal série, le train numérique parallèle. L'invention n'est pas limitée au procédé de transcodage parallèle série précisément décrit ci-dessus, qui concerne un procédé de transcodage huit e.b - neuf e.b. Un procédé de transcodage analogue des mots de huit e.b en mots de dix e.b est également réalisable. Dans ce cas, les mots de l'ensemble des mots de 10 éléments binaires qui sont retenus en priorité sont bien entendu des mots de structure cinq "1" - cinq "O", dont la composante moyenne est constante sur un mot. De ces mots sont écartés ceux compor- tant, comme indiqué pour le procédé de transcodage décrit ci-dessus, cinq éléments binaires identiques consécutifs, et ceux comportant quatre éléments binaires consécutits au début ou à la fin des mots de dix éléments binaires. Puis, si les mots de structure cinq - cinq retenus ne sont pas suffisants des mots supplémentaires de structure six - quatre pourraient éventuellement être recherchés dans l'alphabet des mots de dix éléments binaires. Un tel procédé de transcodage parallèle série huit éléments binaires - dix éléments binaires serait plus facile à construire compte tenu des critères requis, en particulier du critère concernant la valeur constante de la composante moyenne. Mais, du fait qu'un mot de huit bits est transmis sur dix bits en série, la bande passante nécessaire augmente dans un rapport 10/8 par rapport à la source initiale alors que le code précisément décrit ci-dessus n'augmente cette bande que dans un rapport 9/8. 24958 ï REVENDICATIONS 1. Procédé de transcodage d'un train numérique de huit éléments binaires parallèles, caractérisé en ce que ces mots sont codés en mots de 8 t p éléments binaires série, p égal à 1 ou 2, choisis dans un sous-ensemble de l'ensemble des 28+p mots de 8 + p éléments binaires comportant les mots de valeur moyenne z, par excès ou par défaut pour p = 1 et exactement 2 pour p = 2, excepté ceux -qui comportent cinq éléments binaires consécutifs identiques et ceux qui commencent ou se terminent par quatre éléments binaires identiques. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, p étant égal à 1, le sous-ensemble des mots de neuf éléments binaires comporte d'une par les mots X. de structure cinq - quatre, soit cinq "1" - quatre "20" et cinq "o" - quatre "1"', qui ne comportent pas cinq éléments binaires consécutifs identiques et qui ne commencent ou ne se terminent pas par quatre éléments binaires identiques, i = 1 à 226, d'autre part des mots Yi composés de six "1" et trois "0" et leurs compléments à 1, Z., j = 1 à 29, choisis parmi Pensemble des mots de structure six - trois pour comporter un maximum de transitions, et au moins un mot supplémentaire de synchronisation trame numérique qui ne se retrouve pas dans une suite quelconque des mots précédemment définis. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque mot Xi correspond à un mot à coder, un mot Yj et son complément 1 Zj correspondant tous deux à un même mot à coder, Y. ou Z. étant retenu pour le codage du mot correspondant selon que le mot le plus proche également codé par un mot de structure six - trois, dans la suite déjà codée, a été codé respectivement par un mot Z. ou un mot Yj, pour que la valeur moyenne du signal série soit quasi-constante. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, le train numérique parallèle résultant de la numérisation d'un signal vidéo codé sur 28 niveaux, la synchronisation trame numérique est introduite pendant les impulsions de synchronisation et correspond au niveau 0 du signal vidéo, deux mots de synchronisation complémentaires S et S de structure sept - deux comportant sept éléments binaires consécutifs identiques étant transmis alternativement pour coder le niveau 0 et former les séquences de synchroni- sation trame numérique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le train numérique des mots de huit éléments binaires résultant de la numérisation d'un signal vidéo à 2 niveaux codés sur 8 éléments binaires parallèles, les mots Xi de structure cinq - quatre sont choisis en priorité pour coder les niveaux 1 à 3 réservés à la synchronisation et les niveaux compris entre 16 et 240, les mots Yj et Z. de structure six - trois étant utilisés pour coc.er les mots de huit éléments binaires correspon- dant aux niveaux 4 à 15 et 2i': à 255 présents souvent dans le signal. 6. Dispositit de transmission de signaux vidéo numérisés destinés à la mise ne oeuvre du procédé de transcodage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une première mémoire programmable, dans laquelle sont inscrits les mots de huit e.b parallèles et les mots codés correspondants, dont la sortie est reliée à l'entrée d'un canal de transmission série, et une seconde mémoire program- mable, dans laquelle sont inscrits les mots codés et les mots de 8 éléments correspondants, dont l'entrée est couplée à la sortie du canal de transmission par l'intermédiaire d'un circuit de reconnaissance des débuts de mots dans le signal numérique série.