Brevet FR2553954A1 — publié le 19850426

- 1 - La présente invention concerne les techniques2 ce5rans- mission numérique dans laquelle des informations générées sous forme asynchrone, par exemple par un codage à longueur variable et/ou par un système conditionnel, sont destinées à être transmises par un canal numérique synchrone. De telles techniques s'appliquent en particulier à la transmission d'images télévision, de visiophone, etc... La transmission de signaux codés sur des canaux numéri- ques s'effectue habituellement en caractérisant chaque échan- tillon par un mot comportant un nombre fixe d'éléments binai- res. Cependant, pour les informations nécessitant un débit bi- naire élevé de transmission telles que les informations d'ima- ge, en particulier, il est intéressant de réduire le débit en utilisant un codage à longueur variable dans lequel un mot comporte d'autant moins d'éléments binaires qu'il est pluspro- bable. De même, les systèmes conditionnels permettent de rédui- re le débit d'information en ne transmettant que les informa- tions significatives, par exemple par dépassement d'un seuil. La contribution 134 du groupe d'étude XV de août 1982 du CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committe) décrivant ur. système de codage pour la transmission de signaux d'images pour la visioconférence au débit de 2 048 kbit/s préconise un procédé de rafraîchissement condi- tionnel. Ce procédé consiste essentiellement à ne transmettre que les informations qui ont changé d'une image à l'autre, les informations étant transmises selon un code à longueur varia- ble. D'autres systèmes de codage s'appliqueraient au système de l'invention ainsi qu'il apparaîtra dans la suite de la des- cription. Un système de transmission par codage à longueur variable a déjà été décrit dans le brevet français 2 308 259 de la de- manderesse. Les informations générées par le codeur apparais- sent à un débit irrégulier et doivent être régulées à l'aide d'une mémoire tampon ou "élastique" pour être transmises sur un réseau numérique synchrone. En réception, les informations reçues à un débit synchrone doivent être restituées à un ryth- me identique à celui auquel elles ont été générées. Cette opé- ration est effectuée à l'aide d'une mémoire tampon fonction- -2 -2553954 -_ _ nant habituellement symétriquement de celle du codeur. Le procédé de décodage et de synchronisation classique, comme celui décrit dans le brevet précité de la demanderesse, consiste à écrire dans la mémoire tampon les informations tel- les qu'elles sont reçues et à effectuer la synchronisation et le décodage des informations à la sortie de la mémoire tampon. Toutefois, ce procédé présente de nombreux inconvénients: Au niveau de la synchronisation en ligne et en trame, il ne permet pas d'effectuer facilement un traitement sur les mots de synchronisation pour éliminer les défauts introduits par les erreurs de transmission (pertes de synchronisation ligne ou mot de synchronisationligne supplémentaire). De plus, au niveau du décodage à longueur variable, si le nombre maximum de bits par échantillon est égal à 10, la cadence de lecture du signal dans la mémoire tampon étant de 2,5 MHz conformément à la contribution CCITT citée ci-dessus, il est alors nécessaire, soit, de lire la mémoire tampon à une vitesse de 25 Mbit/s, soit, d'utiliser un permutateur asynchrone de mise en oeuvre lourde à la cadence de 2,5 MHz. En outre, au niveau des contenus d'information enregis- trés dans les mémoires tampons émission et réception, ceux-ci doivent être exactement symétriques sous peine de perte d'in- formation et de forte dégradation des images restituées. La présente invention consiste essentiellement à effectuer un décodage partiel de l'information préalablement à l'ins- cription dans la mémoire tampon et à adopter un mode de syn- chronisation de la mémoire tampon réception indépendant du contenu de la mémoire tampon émission. Une telle solution présente de nombreux avantages. Tout d'abord, les opérations de synchronisation en ligne et trame s'effectuent avant l'inscription dans la mémoire réception. La fréquence maximum de traitement est alors de 2,048 MHz. Le système de réception de l'invention comporte essentiel- lement un dispositif détecteur des synchronisations ligne et trame, un dispositif transcodeur des informations préalable- ment à leur inscription dans ladite mémoire tampon réception, un dispositif de gestion des adresses d'écriture et de lectu- re dans la mémoire tampon réception en fonction de la recon- naissance desdites synchronisations. - 3 - 2553954 Selon une première caractéristique, le dispositif trans- codeur transforme les mots d'information reçus codés à lon- gueur variable en mots à longueur fixe. Selon une autre caractéristique, le dispositif transco-. deur fournit en parallèle avec les mots d'informations à lon- gueur fixe, des mots également à longueur fixe d'informations supplémentaires caractérisant les mots d'informations propre- ment dits. Selon une autre caractéristique, à chaque début de ligne enregistré dans ladite mémoire tampon, on enregistre également les caractéristiques globales de la ligne ainsi que l'adresse de la synchronisation validée suivante. Selon une autre caractéristique, chaque mot d'informa- tion à longueur fixe est formé de n éléments binaires (n étant un entier naturel choisi par exemple égal à 20). Selon une autre caractéristique, les mots de caractéri- sation sont formés de P éléments binaires, P étant un entier naturel choisi, par exemple, égal à 4. Selon une autre caractéristique, le système de gestion extrait, en début de chaque ligne en lecture, l'adresse de la synchronisation ligne validée suivante à partir du bus d'entrée - sortie de ladite mémoire tampon réception. Selon une autre caractéristique, le traitement des syn- chronisations avant inscription des informations dans ladite mémoire tampon réception permet de ne prendre en compte, en lecture, que des lignes dont les synchronisations ont été va- lidées. Selon une autre caractéristique, un décodeur extrait les informations de la mémoire tampon réception et, en fonction de la signification desdits mots de caractérisation, génère la commande de lecture des circuits d'adressage lecture de ladite mémoire tampon réception. Selon une autre caractéristique, ledit système de gestion permet un recalage de ladite mémoire tampon, en cas de satura- tion, d'une part, par un gel d'image, d'autre part, en géné- rant un signal de demande de rafraîchissement accéléré vers le système d'émission. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante illustrée par un dessin. - 4 - 2553954 La figure unique représente un schéma général du dispo- sitif de réception des informations selon le système de l'in- vention. Ainsi que précisé dans la contribution 134 du CCITT,les informations numériques transmises à 2,048 Mbit/s formées de signaux vidéo, son, données, signalisation doivent être com- patibles avec la structure de trame de l'avis G.732 du même CCITT. Les informations vidéo ayant été préalablement sépa- rées de toutes ces informations reçues en ligne, la présente invention concerne plus précisément la réception des informa- tions vidéo et, en particulier,-un procédé et un dispositif qui permet à partir des informations reçues en mode asynchro- ne de les restituer séquentiellement à la cadence initiale de l'émission. Le procédé de l'invention consiste essentiellement à ef- fectuer en réception un transcodage des informations reçues préalablement à leur inscription dans la mémoire tampon ré- ception. En se référant à la figure, les informations S-T re- çues sont appliquées à l'entrée, d'une part, d'un transcodeur 1, d'autre part, d'un dispositif 2 de détection des synchro- nisations. Le dispositif 2 de détection des synchronisations initialise le transcodeur 1 qui reçoit en entrée le signal vidéo codé à longueur variable et transforme ces informations en mots à longueur fixe. Cette opération de transcodage à longueur fixe dès ré- ception, avant d'enregistrer les informations dans la mémoire tampon, est extrêmement avantageuse ainsi qu'il apparaîtra dans la suite de la description. Les codes émis eh ligne et reçus sont constitués, confor- mément à la contribution 134 du CCITT, soit, de mots à lon- gueur fixe représentant les synchronisations, les amplitudes MIC (modulation par impulsion et codage), la position du pre- mier point de chaque zone en mouvement, soit, de mots à lon- gueur variable formés, par exemple, de 2 à 10 éléments binai- res représentant les points des zones en mouvement codés en MIC différentiel et transcodés en codes à longueur variable. Le signal St reçu représentant l'ensemble de ces mots placés en série est appliqué à l'entrée d'un transcodeur 1. Ce transcodeur 1 est essentiellement formé d'un convertis- - 5 - 2553954 seur 11 semi-parallèle fournissant en sortie des mots de 16 éléments binaires placés en parallèle. Ces mots de 16 élé- ments binaires représentent les mots d'entrée transcodés en code à longueur fixe. Ces mots de 16 éléments binaires sont, dans l'application présente, des caractéristiques du premier point de chaque zone en mouvement représenté par l'amplitude codée en MIC et la position du premier point à 8 éléments bi- naires. Ces mots de 16 éléments binaires peuvent encore être des mots de codes fixes à 4 éléments binaires correspondant à deux points successifs de la zone en mouvement, soit 8 élé- ments binaires occupés sur les 16. Ces mots de 16 éléments binaires peuvent encore être les caractéristiques du dernier point de la zone-en mouvement (point délimiteur de zone codé au moyen de 4 éléments binaires ou valeur transcodée du dernier saut de la zone codée au moyen d'un code fixe à 4 éléments binaires). Ces mots de 16 éléments binaires peuvent encore être les amplitudes codées en MIC au moyen de 8 éléments binaires, cha- cune,de deux points successifs transmis pour rafraîchir l'ima- ge. Ils peuvent également représenter les caractéristiques de la ligne indiquant le mode de codage. Ils peuvent aussi représenter la position de la synchro- nisation ligne suivante dans le train numérique. Cette liste n'est pas limitative et peut être étendue à d'autres informations à condition que les informationsd'en- trée puissent être représentées par des mots fixes jusqu'à 16 éléments binaires. En parallèle avec ces mots à longueur fixe, il est né- cessaire de disposer d'informations supplémentaires caracté- risant les mots à longueur fixe. Le format de ces mots est choisi en fonction de la nature des mots à caractériser. Ces mots supplémentaires désignent, en particulier si les mots de 16 éléments binaires sont de l'amplitude MIC ou MIC différen- tiel, s'il s'agit d'une adresse, d'une synchronisation ligne etc... Ces mots supplémentaires de P éléments binaires sont émis par ce transcodeur 1 en parallèle avec les mots de 16 éléments binaires sur un bus. Dans une application préférée de l'invention, on se contente d'un nombre P d'éléments binai- - 6 - 2553954 res de caractérisation égal à 4. Les mots de caractérisation sont alors les suivants: DL 1: début de ligne n0 1 (caractéristiques de la ligne), DL 2: début de ligne n0 2 (adresse de la synchronisa- tion suivante), M 8: amplitude MIC et position du premier point d'une zone transmise ou valeurs MIC de deux points successifs, 2 d: 2 mots de code MIC différentiel à 4 éléments bi- naires chacun, EOC: fin de zone en mouvement, EOC ld: 1 mot de code MIC différentiel fin de zone en mouvement, FL: fin de la ligne, FL ld: fin de la ligne, 1 code MIC différentiel à 4 élé- ments binaires, CLY: délimitation des informations couleur. Puis, ces mots de 20 éléments binaires ainsi formés sont écrits dans une mémoire tampon 5 à une adresse fournie par un circuit 4 d'adressage avançant à la cadence d'apparition des mots de 20 éléments binaires. Le transcodeur 1 est synchronisé par un dispositif 2 de détection des synchronisations. Ce dispositif 2 de détection des synchronisations est essentiellement formé d'un disposi- tif 21 de délimitation des mots série et d'un dispositif 22 de détection des synchronisations ligne et trame. Les disposi- tifs 21 et 22 reçoivent en entrée le signal St (multiplex vidéo). De plus, le dispositif 21 fournit la synchronisation des mots, d'une part, au dispositif 22 de détection des syn- chronisations, d'autre part, à la base de temps 12 du trans- codeur 1. En sortie du dispositif 22 de détection des synchronisa- tions, on obtient la synchronisation de ligne. Chaque syn- chronisation de ligne est suivie d'un numéro caractérisant les éléments binaires de poids faible du numéro de la ligne sur l'image. La synchronisation détectée est traitée par un dispositif 3 qui effectue un filtrage sur cinq numéros de li- gne consécutifs ce qui permet d'éliminer les fausses synchro- nisations ligne, de détecter la perte des synchronisations ligne et de corriger des synchronisations erronées, ce qui - 7 - 2553954 peut se produire, par exemple, à la suite d'erreurs sur le canal de transmission. Ce traitement des synchronisations, effectué par le dispositif 3 consiste donc essentiellement à examiner la continuité des numéros de ligne sur cinq lignes consécutives et introduit donc un retard de cinq lignes sur la validation des synchronisations ligne ainsi qu'il appara - tra ultérieurement. Dans la mémoire tampon 5, les informations vidéo de cha- que ligne sont délimitées par DL 1, DL 2 et FL, pointeurs de début et de fin de ligne, DL 2 représentant l'adresse d'écri- ture du DL 1 de la ligne validée suivante. A cet effet, comme la validation d'une synchronisation ligne n'apparait qu'après un retard de 5 lignes (fourni par le dispositif 3), le circuit d'adressage 4 en écriture est formé d'un compteur progressant à la cadence d'écriture des mots de 20 éléments binaires (fournie par la base de temps 12) associé à un circuit retardateur d'une durée de 5 lignes. Le circuit de retard garde en mémoire la position de l'adresse du compteur 4 a l'enregistrement des DL 1 successifs et modi- fie la valeur de l'adresse d'écriture d'un DL 1 en la rempla- çant par l'adresse retardée d'une durée de 5 lignes. Ceci per- met d'enregistrer dans la mémoire tampon 5 les valeurs de DL 1 et DL 2 aux endroits prévus. La mémoire tampon 5 est organisée en 64 k mots de 20 élé- ments binaires. Les cycles d'écriture et de lecture en alter- nat sont chacun de 400 ns ce qui permet en lecture d'obtenir la cadence mot de 2,5 Mhz pour un mot de huit bits. L'initialisation de l'adressage de la mémoire tampon 5 et, par cela, sa synchronisation est assurée par le système de gestion 8. En effet, le circuit de gestion 8 comporte un microprocesseur qui gère l'ensemble des opérations d'écriture et de lecture selon les trames et le contenu de la mémoire tampon 5. Le dispositif 8 à microprocesseur gère donc l'écriture en recevant les signaux de caractérisation de lignes validées issus.du dispositif 3 ainsi que le signal d'adresse écriture issu du circuit 4. Il fournit au circuit 4 le signal d'initia- lisation écriture. De même pour la lecture, le dispositif 8 gère le position- * 8 - 2553954 - 8 - nement de l'adresse de lecture, du circuit 7 de lecture en début de chaque trame ainsi que la validation des trames. En effet, les données sont lues dans la mémoire tampon 5 puis ap- pliquées à l'entrée d'un décodeur 6 qui les fournit en sortie décodées Sd'. Le décodeur 6 fait avancer le compteur 7 de lec- ture. La valeur de l'adresse d'écriture de chaque synchronisa- tion trame est enregistrée dans les mémoires vives du dispo- sitif 8 à microprocesseur. En fonction du nombre de trames en mémoire et du contenu de la mémoire tampon 5, à chaque début de trame, le microprocesseur 8 restitue l'adresse d'initiali- sation de lecture au compteur lecture 7 ainsi que la valida- tion ou l'invalidation de la trame au décodeur 6. Cette vali- dation ou invalidation du signal vidéo correspond, par exem- ple, à des sous échantillonnages une trame sur deux, un arrêt sur image etc... Le recalage de la mémoire tampon 5 s'effectue indépen- damment du contenu de la mémoire tampon émission (non repré- sentée) contrairement à l'art antérieur. Au niveau de la tra- me numérique reçue, des informations indiquent le contenu de la mémoire tampon émission. Les systèmes de l'art antérieur utilisent ces informations pour recaler la mémoire tampon ré- ception, ce qui a pour effet d'engendrer sur l'image visuali- sée des défauts en cas de débordement par le haut. Le système de l'invention n'exploite pas cette informa- tion sur le contenu de la mémoire tampon émission mais il uti- lise pour se recaler en réception une procédure bien particu- lière à l'invention, décrite ci-après. La contribution 134 du CCITT indique que le codeur émis- sion, s'il reçoit un ordre particulier, doit vider le conte- nu de sa mémoire tampon émission puis rafraîchir toute l'ima- ge en bloc suivant un certain mode de codage, cet ordre par- ticulier étant généré par un dispositif externe aux codeurs- décodeurs. La présente invention utilise cet ordre et génère la com- mandeRSA à partir du circuit 8 de gestion vers le codeur émis- sion quand la mémoire tampon 5 menace d'être saturée. Pendant l'attente, l'image est alors gelée et ceci pendant un temps ajustable. Si au bout de cette durée l'image attendue n'est -_ 9 _ 2553954 pas arrivée, il y a un saut d'image et celle-ci se rafraîchit suivant le mode classique. Si, au contraire, la mémoire tampon 5 risque d'être com- plètement vide, le dispositif 8 à microprocesseur commande un arrêt sur l'image en lecture et attend qu'il y ait au moins une image complète dans la mémoire 5 pour arrêter le gel de l'image. Cette organisation de gestion de la mémoire 5 grâce au circuit de gestion 8 a pour effet, d'une part, de s'affran- chir de l'exploitation de l'information sur le contenu de la mémoire tampon émission et des inconvénients associés (ris- ques d'erreurs apportant des dégradations en cas d'erreurs de transmission sur la valeur du contenu), d'autre part, d'assu- rer le fonctionnement du système sans introduire de défauts gênants dus aux divergences entre les contenus des mémoires tampons émission et réception. Le dispositif 8 de gestion extrait donc, en début de chaque ligne en lecture, l'adresse de la synchronisation li- * gne validée suivante sur le bus (à mots parallèles de 20 élé- ments binaires) d'entrée-sortie de la mémoire tampon 5. Cette adresse est ensuite utilisée pour initialiser à chaque début de ligne le compteur 7 d'adressage lecture qui avance alors au rythme du décodeur 6. Le décodeur 6, piloté par une base de temps ligne et ima- ge, décode séquentiellement le mot de caractérisation de 4- éléments binaires et, en fonction de la signification de ce mot, génère l'horloge de lecture des circuits 7 d'adressage de la mémoire tampon 5. Les mots de 16 éléments binaires issus de la mémoire 5 sont également décodés par le décodeur 6 et les zones en mou- vement sont restituées sous leur forme initiale telles qu'elles avaient été détectées. On constate donc qu'avec le système de l'invention, les opérations de synchronisation en ligne et en trame sont effec- tuées avant l'inscription dans la mémoire tampon 5, la fré- quence maximum de traitement est alors de 2,048 Mhz. Le pré- traitement effectué grâce aux circuits 3 et 4 sur les synchro- nisations lignes permet de ne prendre en compte dans cette mémoire tampon 5, en lecture, que des lignes dont les synchro- - o10 - 2553954 nisations ont été validées. On constate également que le système de l'invention per- met d'utiliser une mémoire tampon réception 5 dont le conte- nu n'est pas identique à celui de la mémoire tampon émission, bien que le temps de transfert de l'information entre l'en- trée de la mémoire tampon émission et la sortie de la mémoire tampon réception 5 soit constant. Il serait également possible, sans changer le système de l'invention, de choisir des mots d'information à longueur fixe, lesdits mots comportant un nombre n d'éléments binaires, n étant un entier naturel approprié à l'application choisie. De la même façon, les mots de caractérisation seraient de lon- gueur fixe formés de P éléments binaires, P étant également un entier naturel, 2 indiquant alors le nombre de configura- tions des mots à n éléments binaires. _ ll - REVENDICATIONS 1 - Système de réception d'informations asynchrones, lesdites informations étant transmises sur un canal numérique synchrone, système caractérisé par le fait qu'il comporte en réception une mémoire tampon dont le contenu peut être diffé- rent de celui de la mémoire émission. 2 - Système de réception d'informations selon la reven- dication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte un disposi- tif détecteur des synchronisations ligne et trame, un disposi- tif transcodeur des informations préalablement à leur inscrip- tion dans ladite mémoire tampon réception, un dispositif de gestion des adresses d'écriture et de lecture dans ladite nié- moire tampon en fonction de la reconnaissance desdites syn- chronisations. 3 - Système de réception d'informations selon la reven- dication 2 caractérisé par le fait que ledit dispositif trans- codeur transforme les mots d'information reçus codés à lon- gueur variable, en mots à longueur fixe avant l'enregistre- ment dans la mémoire tampon. 4 - Système de réception selon la revendication 3 carac- térisé par le fait que le dispositif transcodeur fournit en parallèle avec les mots d'informations à longueur fixe, des mots également à longueur fixe d'informations supplémentaires caractérisant les mots d'information proprement dits. - Système de réception selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'à chaque début de ligneen- registré dans ladite mémoire tampon, on enregistre également les caractéristiques globales de la ligne ainsi que l'adresse de la synchronisation validée suivante. 6 - Système de réception selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que chaque mot d'information à longueur fixe est formé de n éléments binaires (n étant un entier naturel). 7 - Système de réception selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que le nombre n est choisi égal à 20. 8 - Système selon l'une des revendications 1 à 6 caracté- risé par le fait que les mots de caractérisation des mots à longueur fixe sont formés de P éléments binaires 2 indiquant - 12 - 2553954 alors le nombre de configurations de mots à longueur fixe de n éléments binaires (P étant un entier naturel). 9 - Système selon la revendication 8 caractérisé par le fait que le nombre P est choisi égal à 4. 10 - Système selon l'une des revendications 1 à 9 carac- térisé par le fait que ledit système de gestion extrait, en début de chaque ligne en lecture, l'adresse de la synchroni- sation ligne validée suivante à partir du bus d'entrée sortie de ladite mémoire tampon réception. 11 - Système selon l'une des revendications 1 à 10 ca- ractérisé par le fait que le traitement des synchronisations avant inscription des informations dans ladite mémoire tampon réception permet de ne prendre en compte, en lecture, que des lignes dont les synchronisations ont été validées. 12 - Système de réception selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé par le fait qu'un décodeur extrait les in- formations de la mémoire tampon réception et, en fonction de la signification desdits mots de caractérisation, génère la commande de lecture des circuits d'adressage lecture de la- dite mémoire tampon réception. 13 - Système de réception selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé par le fait que ledit système de gestion permet un recalage de ladite mémoire tampon en cas de satura- tion, d'une part, par un gel d'image, d'autre part, en géné- rant un signal de demande de rafraîchissement accéléré vers le système d'émission.