Brevet FR2545304A1 — publié le 19841102

Dispositif d'extraction des impulsions de synchronisation d'un signal vidéo et de génération de signaux d'alignement L'invention concerne un dispositif permettant d'extraire les impul- sions de synchronisation ligne et de synchronisation trame, contenues dans un signal vidéo, et de générer deux signaux d'alignement pour aligner respectivement la crête des impulsions de synchronisation ou les paliers de suppression sur une tension de référence Ces signaux sont nécessaires au fonctionnement d'un émetteur de télévision, Ils sont générés à partir du signal vidéo que doit transmettre l'émetteur Dans certains cas ce signal vidéo est affecté par des variations d'amplitude ou par du bruit Les variations d'amplitude peuvent être générées par les fluctuations de la propagation d'un faisceau hertzien par exemple; le bruit peut être généré par des parasites atmosphériques ou par des commutations dans un magnétoscope. Il est connu d'extraire des impulsions de synchronisation en alignant sur une tension de référence les crêtes des impulsions de synchronisation du signal vidéo, par un dispositif constitué d'une diode et d'une capacité, puis en appliquant le signal vidéo aligné à l'entrée d'un comparateur ayant un seuil fixe Des signaux d'alignement sont ensuite générés par des monostables déclenchés par les impulsions de synchronisa- tion extraites Un premier inconvénient de ce procédé est qu'il génère des impulsions, de synchronisation et d'alignement, parasites déclenchées par le bruit Un second inconvénient de ce procédé est que la durée des impulsions de synchronisation extraites est variable en fonction de l'am- plitude du signal de synchronisation Le dispositif selon l'invention remédie à ces inconvénients par des moyens simples. Selon l'invention, un dispositif d'extraction des impulsions de synchronisation d'un signal vidéo et de génération de signaux d'alignement, est caractérisé en ce qu'il comporte: un dispositif d'alignement commandé par un premier signal d'alignement CLA, pour aligner les crêtes des impulsions de synchronisa- tion du signal vidéo sur une tension de référence; un comparateur fournissant une impulsion de synchronisation S, pendant chaque intervalle de temps o la valeur du signal vidéo est comprise entre la valeur de référence et une valeur du seuil; un premier dispositif de temporisation déclenché par l'impulsion S pour fournir, avant la fin de cette impulsion, le premier signal d'aligne- ment CLA, d'une durée fixée, si la durée de l'impulsion S est supérieure ou égale à une valeur fixée, cette durée étant choisie supérieure à la durée de la plupart des impulsions parasites et inférieure à la durée nominale des impulsions de synchronisation du signal vidéo. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails apparaîtront à l'aide de la description ci-dessous et des figures l'accompagnant: les figures 1, 2, 3, et t, représentent des diagrammes temporels illustrant le fonctionnement d'un dispositif de l'art antérieur; les figures 5, 7, et 8, représentent des diagrammes temporels illustrant le fonctionnement du dispositif selon l'invention; la figure 6 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Le procédé de l'art antérieur est sensible au bruit, parce que l'alignement réalisé par une diode et une capacité prend en compte toutes les crêtes du signal vidéo, aussi bien celles des impulsions de synchronisa- tion, que celles des impulsions du bruit de forte amplitude qui est éventuellement superposé au signal de luminance C'est pourquoi une première caractéristique du dispositif selon l'invention est de comporter un dispositif d'alignement qui ne fonctionne que pendant les impulsions de synchronisation, et non pendant les impulsions de bruit, grâce à une discrimination selon leur durée Par ailleurs, les signaux d'alignement sont déclenchés par les impulsions de synchronisation extraites, en effectuant la même discrimination. Une deuxième caractéristique du dispositif selon l'invention est de comporter un comparateur dont le seuil a une valeur variable Les figures 1, 2, et 3, représentent un signal vidéo dans trois cas o les amplitudes sont différentes, et représentent un signal de synchronisation SY obtenu dans ces trois cas par le procédé de l'art antérieur Sur la figure 1 le signal vidéo a une amplitude moyenne, le palier de suppression a une tension P nettement distincte de la tension de seuil T du comparateur, en dépit du bruit superposé au signal vidéo La crête du bruit superposé à l'impulsion de synchronisation est alignée sur une tension de référence R. L'amplitude du bruit n'est pas suffisante pour que des impulsions de bruit franchissent la tension de seuil T Dans ce cas, idéal, le signal de synchronisation SY fourni par la sortie du comparateur est une impulsion unique. Sur la figure 2 le signal vidéo a une amplitude plus faible que dans le cas précédent, la tension du palier de suppression est peu différente de la tension de seuil T Le bruit superposé à la tension du palier de suppression provoque de multiples franchissements du seuil T Le signal de synchronisation SY est alors constitué d'une multitude d'impulsions para- sites encadrant l'impulsion de synchronisation souhaitée. Sur la figure 3 le signal vidéo a une amplitude nettement plus forte que dans le cas de la figure 1, et le bruit a une forte amplitude dans la même proportion L'amplitude du bruit affectant la crête de l'impulsion de synchronisation est suffisante à certains instants pour atteindre la valeur de la tension de seuil T Le signal de synchronisation SY est alors constitué d'une succession d'impulsions due à de multiples basculements du comparateur pendant l'intervalle de temps correspondant à l'impulsion de synchronisation souhaitée. La figure 4 illustre le second inconvénient du procédé connu, c'est-àdire une variation de la durée des impulsions de synchronisation en fonction de l'amplitude du signal vidéo La figure représente uniquement une impulsion de synchronisation du signal vidéo, en exagérant le temps de montée et le temps de descente Dans un premier cas le signal vidéo a une faible amplitude la tension du palier de suppression est V 1 l Dans un second cas l'amplitude du signal vidéo est plus importante, la tension du palier de suppression est V 2 _ Dans les deux cas la crête de l'impulsion de synchronisation est alignée sur une tension de référence R, et la tension du signal aligné est comparée à une tension de seuil T constante L'instant de montée, l'instant de stabilisation, l'instant de descente, et l'instant de stabilisation du signal de synchronisation sont indépendants de l'amplitude du signal vidéo, par contre les instants de basculement du comparateur varient en fonction de la pente des flancs de l'impulsion Dans le premier cas le signal de synchronisation SY 1 fourni par le comparateur est une impulsion de durée tl, et dans le deuxième cas une impulsion SY de durée t 2 inférieure à t 1, car V 1 R est inférieure à V 2 R. Le dispositif objet de l'invention remédie à cet inconvénient grâce à un seuil de valeur variable qui est égale à la moitié de l'amplitude des impulsions de synchronisation La figure 5 représente une impulsion de synchronisation SY, générée par un comparateur dans les deux cas représentées sur la figure 4, lorsque la tension de seuil prend respective- ment une valeur T 1 et une valeur T 2 égales à la moitié de l'amplitude de l'impulsion de synchronisation du signal vidéo dans les deux cas Il apparaît que l'impulsion de synchronisation SY a une durée identique dans les deux cas. La figure 6 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention Il comporte principalement un dispositif d'alignement 10, un dispositif Il déterminant une tension de seuil, un comparateur 3, et deux dispositifs de temporisation 12 et 13 Le dispositif selon l'invention comporte une borne d'entrée I recevant un signal vidéo dont la composante continue est quelconque, et trois bornes de sortie 4, 18, et 19, fournissant respectivement un signal de synchroni- sation S, un signal CLA d'alignement des impulsions de synchronisation, et un signal CLB d'alignement des paliers de suppression Le dispositif d'alignement 10 possède une première entrée reliée à la borne d'entrée 1, une seconde entrée reliée à une sortie du dispositif de temporisation 12, et une sortie reliée à l'entrée 'Y' du comparateur 3 Le dispositif Il possède une première entrée reliée à une sortie du dispositif de tempori- sation 13, une seconde entrée reliée à la sortie du dispositif 10, et une sortie reliée à l'entrée "-" du comparateur 3 Le comparateur 3 a une sortie reliée à la borne de sortie 4 Les dispositifs de temporisation 12 et 13 ont chacun une entrée reliée à la sortie du comparateur 3 pour recevoir le signal de synchronisation S. Le dispositif d'alignement 10 est constitué d'un dispositif sous- tracteur, d'un dispositif échantillonneur-bloqueur et d'un dispositif de filtrage Le dispositif soustracteur est constitué d'un amplificateur opéra- tionnel 2 dont l'entrée "-" est reliée à l'entrée du dispositif 10, dont l'entrée "+" est reliée à une première extrémité d'une résistance R 1 et à une première extrémité d'une résistance R 2, et dont la sortie est reliée à la seconde extrémité de la résistance R 2 et à la sortie du dispositif 10 Le dispositif échantillonneur-bloqueur est constitué principalement d'un commutateur 7, d'une capacité C 2, et d'un amplificateur opérationnel 6. Le commutateur 7 relie la sortie de l'amplificateur opérationnel 2, d'une part à une première extrémité de la capacité C 2 de mémoire et d'autre part à l'entrée " 1 + de l'amplificateur opérationnel 6, sous la commande du signal d'alignement CLA, reçu sur la seconde entrée du dispositif 10 Le dispositif de filtrage est un intégrateur constitué d'un amplificateur opérationnel 5, d'une capacité C 1, et d'une résistance R 3 L'entrée l+'" de l'amplificateur opérationnel 5 est reliée à la tension de référence du dispositif, l'entrée 7 I-11 est reliée à une première extrémité de la résistance R 3 et à une première extrémité de la capacité C 1 La seconde extrémité de la résistance RE 3 est reliée à la sortie d'un amplificateur opérationnel 6, et la seconde extrémité de la capacité C 1 est reliée d'une part à la sortie de l'amplificateur opérationnel 5 et d'autre part à la seconde extrémité de la résistance R 1 du dispositif soustracteur Le dispositif 10 comporte en outre un dispositif d'initialisation constitué par une diode D et une résistance R 4 reliées en série entre la sortie du dispositif 10 et l'entrée "+i' de l'amplificateur opérationnel 6, l'anode de la diode D étant reliée à la sortie du dispositif 10. Le dispositif 11, déterminant une tension de seuil, est constitué d'un échantillonneur-bloqueur commandé par le signal d'alignement CLB, reçu sur la première entrée du dispositif 11, et d'un dispositif diviseur de tension ayant un rapport fixe Le dispositif échantillonneur-bloqueur est constitué principalement d'un amplificateur opérationnel 9, d'un commu- tateur 8 commandé par le signal d'alignement CLB, et d'une capacité de mémoire C 3 Le commutateur 8 relie la seconde entrée du dispositif Il à une première extrémité de la capacité C 3 et à l'entrée "+" de l'amplifica- teur opérationnel 9 La seconde extrémité de la capacité C 3 est reliée à la tension de référence du dispositif selon l'invention Une résistance R 5 shunte le commutateur 8 et constitue un dispositif d'initialisation Le diviseur de tension est constitué par un pont de deux résistances, R 6 et R 7, ayant une même valeur Une première extrémité de ce pont est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 9, une seconde extrémité est reliée à la tension de référence, et le point milieu est relié à la sortie du dispositif 11, il fournit la tension de seuil. Le dispositif de temporisation 12 est constitué de deux monosta- bles 14 et 15 Le monostable 14 a une entrée d'horloge reliée à l'entrée du dispositif 12 et a une sortie reliée à une entrée d'horloge du monostable Le monostable 15 possède une entrée de validation reliée à l'entrée du dispositif 12, et une sortie qui constitue la sortie du dispositif 12 Le dispositif de temporisation 13 comporte deux monostables 16 et 17 Le monostable 16 a une entrée d'horloge reliée à l'entrée du dispositif 13 et une sortie reliée à une entrée de validation du monostable 17 Le monostable 17 possède une entrée d'horloge reliée à l'entrée du dispositif 13, et une sortie qui constitue la sortie du dispositif 13. Il est à remarquer que le dispositif selon l'invention comporte un rebouclage puisque le signal de synchronisation S, extrait du signal vidéo, commande les dispositifs de temporisation 12 et 13 générant les signaux d'alignement CLA et CLB qui permettent le fonctionnement des disposi- tifs 10 et 11 pour extraire le signal de synchronisation S Le signal d'alignement CLA commande le commutateur 7 pour échantillonner le signal vidéo pendant son impulsion de synchronisation La valeur de l'échantillon est mémorisée par la capacité C 2 pendant la durée d'une ligne, et est comparée à la tension de seuil par le comparateur 6 Le signal fourni par la sortie du comparateur 6 est intégré par l'intégrateur constitué de l'amplificateur opérationnel 5, de la résistance R 3, et de la capacité C 1, dont la constante de temps est de 0,47 m S L'amplificateur opérationnel 2 et son réseau de contre-réaction, R 1 et R 2, amplifient R 2 dans le rapport E la tension fournie par la sortie de l'intégrateur Cette tension constitue une tension d'erreur décalant le signal vidéo dans un sens tel que la crête des impulsions de synchronisation du signal vidéo s'aligne sur la tension de référence L'intégrateur permet d'avoir un gain de boucle très grand et d'éliminer les fluctuations de fréquence élevée Sa constante de temps permet à l'alignement de suivre un ronflement superposé au signal vidéo et ayant une fréquence allant jusqu'à 300 Hz Pendant l'initialisation du fonctionnement l'absence du signal CLA empêche le fonctionnement du commutateur 7; la diode D et la résistance R 4 permettent alors le démarrage L'alignement, dans ce cas, est réalisé sur 2545304 ' des crêtes du signal vidéo qui peuvent être des impulsions parasites et non des impulsions de synchronisation Après l'initialisation, la génération du signal CLA permet de réaliser un alignement sur les crêtes des impulsions de synchronisation exclusivement. Le signal vidéo, aligné sur le potentiel de référence par le dispositif d'alignement 10, est ensuite comparé par rapport à la tension de seuil fournie par la sortie du dispositif Il Le signal CLB commande le commutateur 8 pour échantillonner le signal vidéo aligné, pendant le palier de suppression La valeur du signal échantillonné est mémorisée par 0 la capacité C 3 pendant la durée d'une ligne L'amplificateur opérationnel 9 permet la conservation de cette valeur dans la capacité C 3 en évitant sa décharge Le diviseur de tension, R 6 R 7, fournit une tension égale à la demi-somme de la tension du palier de suppression et de la tension de référence car les résistances R 6 et R 7 sont de même valeur La tension à la sortie du comparateur 3 saute d'un niveau bas à un niveau haut quand la tension du signal vidéo aligné dépasse la valeur de seuil, puis elle saute du niveau haut au niveau bas lorsque la tension du signal vidéo aligné redescend en-dessous de la valeur de seuil Pendant l'initialisation du fonctionnement l'absence du signal CLB empêche l'échantillonnage par le commutateur 8, c'est pourquoi il est prévu la résistance R 5 pour le démarrage du fonctionnement Le courant de polarisation de l'entrée "+" de l'amplificateur opérationnel 9 crée une tension légèrement négative sur cette entrée à cause de la résistance R 5 dont la valeur est élevée I MJ\ Cette tension négative permet de générer une tension de seuil légèrement négative qui permet le démarrage du fonctionnement. Les dispositifs de temporisation 12 et 13 permettent de discri- miner des impulsions en fonction de leur durée Les signaux CLA et CLB ne sont pas générés pour des impulsions S dont la durée est inférieure à 2,6 li S, ainsi l'alignement réalisé par le dispositif 10 et la détermination de la tension de seuil par le dispositif 11 ne sont pas perturbés par les impulsions parasites, à l'exception de celles survenant pendant les inter- valles d'échantillonnage, par conséquent le signal de synchronisation S est beaucoup moins perturbé que dans le cas d'un dispositif classique d'extrac- tion de la synchronisation Comme le signal S commande la génération des signaux d'alignement CLA et CLB, qui sont fournis par les bornes de sortie 18 et 19 du dispositif selon l'invention, ces signaux d'alignement sont donc, eux aussi, peu affectés par les parasites. La figure 7 représente des diagrammes temporels illustrant le fonctionnement du dispositif de temporisation 12 D'une part, le signal S déclenche le monostable 14 pour générer un signal impulsionnel A de durée 2,6 PIS, et d'autre part, le signal S valide par son niveau haut le monostable 15 Quand il est validé, le monostable 15 peut être déclenché par un front descendant du signal A pour fournir une impulsion de durée 1, 5 p S qui constitue le signal d'alignement CLA Si le signal S est constitué d'une impulsion parasite de durée inférieure à 2,6 p S, le front descendant du signal A ne déclenche pas le monostable 15 car celui- ci n'est pas validé, le signal S étant revenu ra Didement au niveau bas Par contre, si le signal S est constitué d'une impulsion de synchronisation ligne, celle-ci ayant une durée nominale de 4,7 p S, le monostable 15 est encore validé par le signal S lorsque le signal A revient au niveau 0 Le monostable 15 génère 'alors une impulsion de durée 1,5 li S. La figure 8 représente des diagrammes temporels illustrant le fonctionnement du dispositif de temporisation 13 Chaque front montant du signal S déclenche la génération d'un signal B par le monostable 16 Au repos la sortie du monostable 16 est au niveau haut; le signal B est constitué d'une impulsion négative de durée 2,6 li S qui inhibe le mono- stable 17 Un front descendant du signal S déclenche le monostable 17 seulement si celui-ci est validé Si le signal S est constitué par une impulsion parasite de durée inférieure à 2,6 PS, le monostable 16 génère une impulsion négative qui inhibe le monostable 17 pendant une durée de 2, 6 li S, le front descendant de l'impulsion S ne peut donc pas déclencher le monostable 17 Par contre, une impulsion de synchronisation ligne, ayant une durée nominale de 4,7 Pl S, provoque non seulement le déclenchement du monostable 16 sur son front montant, mais aussi le déclenchement du monostable 17 sur son front descendant, puisque le monostable 17 est validé de nouveau par le monostable 16 à la fin de l'impulsion négative Le monostable 17 génère alors une impulsion de durée 1,5 p IS Naturellement les impulsions de synchronisation trame, qui ont une durée supérieure aux impulsions de synchronisation ligne, déclencheront de la même façon le fonctionnement du dispositif selon l'invention. Il est à la portée de l'homme de l'art de réaliser différemment un dispositif d'alignement 10 commandé par le signal d'alignement CLA, ou un dispositif 11, commandé par le signal d'alignement CLB, déterminant une tension de seuil égale à une fraction constante de l'amplitude des impulsions de synchronisation, ou les dispositifs de temporisation 12 et 13. Cette fraction constante peut être différente de 1/2 mais elle ne doit pas trop s'en éloigner car la tension de seuil se rapprocherait de la tension de crête du bruit superposé à l'impulsion de synchronisation, ou du bruit superposé au palier de suppression, ce qui diminuerait la marge d'immu- nité au bruit. Le dispositif selon l'invention est applicable notamment dans les émetteurs de télévision. 2545304 ' REVENDICATIONS 1 Dispositif d'extraction des impulsions de synchronisation d'un signal vidéo et de génération de signaux d'alignement, caractérisé en ce qu'il comporte: un dispositif d'alignement ( 10) commandé par un premier signal d'alignement CLA, pour aligner les crêtes des impulsions de synchronisation du signal vidéo sur une tension de référence; un comparateur ( 3) fournissant une impulsion de synchronisation S, pendant chaque intervalle de temps o la valeur du signal vidéo est comprise entre la valeur de référence et une valeur du seuil; un premier dispositif de temporisation ( 12) déclenché par l'impulsion S pour fournir, avant la fin de cette impulsion, le premier signal d'alignement CLA, d'une durée fixée, si la durée de l'impulsion S est supérieure ou égale à une valeur fixée, cette durée étant choisie supé- rieure à la durée de la plupart des impulsions parasites et inférieure à la durée nominale des impulsions de synchronisation du signal vidéo. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension de seuil est variable et en ce que le dispositif comporte en outre: un dispositif ( 11) déterminant une tension de seuil égale à une fraction constante de la somme de la tension de référence et de la tension du palier de suppression du signal vidéo, cette dernière tension étant échantillonnée sous l'action d'un second signal d'alignement CLB; un second dispositif de temporisation ( 13), déclenché par l'impul- sion S, pour fournir, après la fin de cette impulsion, le second signal d'alignement CLB avec une durée fixée et un retard fixé correspondant à un échantillonnage du palier de suppression, si la durée de l'impulsion S est supérieure à une durée fixée qui est choisie supérieure à la durée de la plupart des impulsions parasites et inférieure à la durée nominale des impulsions de synchronisation du signal vidéo. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif ( 11) déterminant une tension de seuil, fournit une tension égale à la demi-somme de la tension de référence et de la tension de palier de suppression du signal vidéo. 2545304 ' 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alignement ( 10) comporte: un échantillonneur-bloqueur ( 6, 7, C 2), commandé par le premier signal d'alignement CLA; un dispositif de filtrage ( 5, C 1, R 3) pour filtrer le signal fourni par l'échantillonneur-bloqueur ( 6, 7, C 2); un soustracteur ( 2, R 1 y R 2) ayant une première entrée recevant le signal vidéo, une seconde entrée recevant un signal filtré fourni par le dispositif de filtrage ( 5, C 1, R 3), et une sortie constituant la sortie du dispositif d'alignement ( 10) un dispositif d'initialisation (D, R 4) pour aligner les crêtes des, impulsions de synchronisation du signal vidéo sur la valeur de référence pendant la durée de l'initialisation, le premier signal d'alignement CLA n'étant pas encore généré. 5 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif ( 11) déterminant une tension de seuil, comporte: un échantillonneur-bloqueur ( 8, 9, C 3) recevant le signal vidéo aligné par le dispositif d'alignement ( 10), et commandé par le second signal d'alignement CLB un diviseur de tension (R 6 y R 7) recevant sur une première borne la tension, correspondant au niveau de suppression, fournie par l'échan- tillonneur-bloqueur ( 8, 9, C 3), et sur une deuxième borne la tension de référence; et fournissant sur une troisième borne la tension de seuil.