Brevet FR2549330A1 — publié le 19850118

Dispositif d'incrustation d'informations graphiques dans une image vidéo L'invention a pour objet un dispositif de visualisation d'informations graphiques provenant d'une source numérique, munie d'une horloge interne, sur un moniteur de télévision, en superposition avec des informations visuelles provenant d'un générateur d'images vidéo à balayage par lignes et trames, c'est-a-dire un dispositif permettant d'incruster de telles informations graphiques qui peuvent être soit des textes à afficher, soit des tracés graphiques. On connaît déjà de nombreux dispositifs d'incrustation d'informations graphiques provenant de la mémoire d'un dispositif numérique, telle que la mémoire centrale d'un calculateur, dans l'image provenant d'un générateur d'images vidéo, tel qu'une caméra, un lecteur de vidéo disque, un magnétoscope. Pour stabiliser l'image vidéo et l'information graphique l'une par rapport a l'autre, il faut synchroniser l'une des sources de signal par rapport a l'autre.On a notamment proposé des ensembles complexes (FR-A-2 501 399) comportant des moyens d'asservissement en phase d'une horloge locale avec les signaux de synchronisation de lignes prélevés sur le signal vidéo, des moyens de commutation étant prévus pour provoquer le fonctionnement du dispositif soit en synchronisation interne, soit en asservissement sur les signaux de synchronisation externe extraits du signal vidéo. Un tel dispositif est très complexe. Il impose d'utiliser, comme horloge interne, un oscillateur à fréquence commandée. De plus, l'asservissement peut ralentir notablement le fonctionnement de la source numérique. La présente invention vise a fournir un dispositif du genre ci-dessus défini, de constitution simple, assurant l'asservissement de façon satisfaisante. Pour cela, les moyens d'asservissement de la source numérique avec les signaux de synchronisation de.lignes sont prévus pour interrompre le fonctionnement de la source numérique à un instant antérieur a l'instant d'arrivée prévu de chaque signal de synchronisation de lignes et pour provoquer la reprise du fonctionnement en réponse à l'arrivée effective du signal de synchronisation de lignes. Pour cela, lesdits moyens peuvent comprendre une porte de transmission des signaux fournis par ladite horloge interne et des moyens pour bloquer ladite porte entre le premier instant et le second. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif qui en constitue un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la Figure 1 est un synoptique de principe de l'en- semble du dispositif ; - la Figure 2. est un synoptique montrant une constitution possible du séquenceur logique et du gestionnaire d'adresse du dispositif de la Figure 1 - la Figure 3 est un chronogramme montrant l'échelonnement dans le temps des signaux qui apparaissent aux. emplacements de la Figure 2 désignés par la même lettre de référence que sur la Figure 3 ;; - la Figure 4 est un chronogramme montrant la séquence d'accès en mémoire de la source numérique - la Figure 5 est un schéma de constitution d'un trans-codeur associé à un sérialiseur, utilisable dans le dispositif lorsque l'information graphique à afficher est constituée par des caractères alphanumériques. Le dispositif montré schématiquement en Figure 1 est destiné à afficher, sur un moniteur de télévision 10, l'image provenant d'un générateur vidéo 12 et des informations graphiques provenant de la mémoire d'une source numérique cons tituée- d'un système infographique 14. Les deux informations à visualiser sur le moniteur 10 sont appliquées simultanément à l'entrée d'un mélangeur vidéo 16 muni d'une entrée analogique 18 et d'une entrée numérique 20, reliée, par l'intermédiaire d'une unité de sérialisation 38, à un "bus" de données 22 sur lequel le système infographique 14 fournit des informations numériques sous forme de mots représentatifs des graphiques à afficher. Le système infographique 14 comprend une mémoire centrale 24, une unité centrale 26 et un dispositif de gestion d'adresse 28, reliés entre eux par un bus d'adresse 30. Le dispositif de gestion d'adresse 28 fournit à la mémoire 24 les adresses des informations à prélever et à visualiser. L'entrée 32 du dispositif, prévue pour être reliée à la sortie du générateur d'images 12, attaque non seulement le mélangeur 16, mais aussi un séparateur 34 destiné à extraire les signaux de synchronisation de trames ST et de synchronisation de lignes SL du signal vidéo. Les deux signaux de synchronisation sont appliqués au dispositif de gestion d'adresse 28. De plus, le signal de synchronisation de lignes est également appliqué à un séquenceur logique 36 destiné à assurer la synchronisation et le séquencement des taches à accomplir, notamment la suspension du fonctionnement du système infographique, l'arrêt de la transmission des signaux d'horloge vers le système infographique, et l'adressage en mémoire du système infographique. On supposera par la suite, à titre de simple exemple, que les informations visuelles proviennent d'un générateur fournissant une image de télévision au standard 625 lignes, avec balayage entrelacé dont les trames paires et impaires comptent 312,5 lignes, la fréquence de balayage de trame étant de 50 Hz. Une telle image peut provenir de sources très diverses, caméra, magnétoscope, lecteur de vidéo cassette ,- réseau hertzien ou câblé, etc... On supposera, toujours à titre d'exemple, que cette source est constituée par une caméra trichrome au standard SECAM ou un magnéto scope répondant à la norme VHS au standard SECAM. Quant au système infographique, on supposera, encore à titre d'exemple, qu'il est constitué par un minicalculateur APPLE II capable de stocker et de visualiser 24 lignés de 40 caractères alphanumériques (ce qui correspond à 192 lignes de 280 éléments d'image ou pixels), dont le fonctionnement est cadencé par une horloge à environ 1 MHz. Comme on l'a indiqué plus haut, le séquenceur logique 36 et le dispositif de gestion d'adresses 28 sont prévus pour suspendre la séquence de microprogramme en cours dans le cycle de base du jeu des microinstructionE à un ins tant proche de l'instant d'arrivée effective du signal de synchronisation de lignes, mais antérieurement à ce dernier. Il s'agit là d'une approche entièrement différente de celle utilisée lors du fonctionnement normal d'un calculateur, où une interruption, lorsqu'elle est prise en compte pour sus pendre le programme en cours d'exécution, achève toutefois le cycle en cours. Ce mode de fonctionnement peut etre assuré en donnant au séquenceur 36 et au dispositif de gestion 28 la constitu tion schématisée en figure 2. Le dispositif de gestion d'a dresses 28 comprend un compteur de-lignes 42 destiné à four nir sur le bus d'adresse 30 le numéro de ligne du mot à prélever da-ns la mémoire centrale 24 et un second compteur binaire 44 destiné à four nir un mot représentant Ie numéro de colonne. L'ensemble des numéros de ligne et de colonne constitue l'adresse, codée par exemple sur seize éléments binaires, du mot à prélever dans la mémoire 24, mo-t consti tué en général par un octet (correspondant à sept pixels). Le compteur 42 reçoit les -signaux de synchronisation de trames ST sur son entrée de remise à zéro, les signaux de synchro nisation de lignes sur une entrée d'incrémentation.Le comp teur 44, qu'on peut qualifier de compteur sur ligne , reçoit les signaux de synchronisation de lignes sur son-entrée de remise à zéro et les impulsions successives émises par le séquenceur 36 sur une entrée d'incrémentation. La sortie numérique du compteur sur ligne 44 est également appliquée à un comparateur numérique 46 auquel est également appliqué un mot binaire fourni par une mémoire 48 et désignant l'adresse pour laquelle on doit déclencher la suspen sion du fonctionnement du système infographique 14. Le séquenceur logique 36 comprend une bascule d'en trée 50 dont l'entrée de positionnement et l'entrée de réta blissement sont respectivement attaquées par la sortie du comparateur 46 et les signaux SL de synchronisation de li gnes. La première sortie de cette bascule 50 est appliquée à une porte ET52 à trois entrées. L'une des deux autres entrées reçoit les créneaux de sortie d'une horloge locale 54 qui rythme le fonctionnement du système infographique, à 1 MHz environ dans l'exemple considéré plus haut. La dernière entrée de la porte ET 52 est reliée à la première sortie d'une bascule de suspension de fonctionnement 54 dont l'entrée de positionnement est reliée à la sortie de la bascule 50 et l'entrée de rétablissement à l'horloge 54. Dans son principe, le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant : la mémoire 48 affiche un numéro d'ordre d'accès en mémoire, choisi de façon que la demande d'accès en mémoire correspondant soit formulée avant l'arrivée du signal de retour ligne, mais tel que l'intervalle de temps qui subsiste entre cette demande d'accès en mémoire et l'arrivée du signal de retour ligne SL soit inférieur à l'intervalle de temps entre deux demandes successives d'accès en mémoire. La Figure 3 montre par exemple un cas dans lequel l'horloge 54 est obtenue par division d'une base de temps à environ 7 MHz (ligne A). Le nombre n = 64 définissant une durée, inférieure à la durée de balayage d'une ligne ( 63,5s pour un balayage de durée 64 pus), est affiché en mémoire 48. Lorsque le contenu du compteur 44 atteint la valeur 64 (ligne B), la sortie du comparateur 46 passe au niveau logique 1 (ligne C). La bascule 50 est alors positionnée pour bloquer la porte ET 52 et positionner la bascule 55 verrouillant la porte ET jusqu'à l'arrivée du signal de synchronisation de lignes, de sorte que les créneaux d'horloge à la fré quence d'environ 1 MHz cessent d'être transmis au système infographique et, notamment, à l'unité centrale 26 (ligne E sur la Figure 3). A l'arrivée du signal de synchronisation de lignes (ligne D), la bascule 50 est rétablie.La porte E redevient passante pour les impulsions en provenance de l'horloge 54, mais uniquement après rétablissement de la bascule 55 par la première impulsion d'horloge, ce qui assure la remise en phase. Le compteur sur ligne 44 est remis à zéro par le signal de synchronisation de lignes. Le dispositif peut être réalisé à l'aide d'un système infographique simple, au prix éventuellement d'une limitation sur la zone de l'image dans laquelle peut être faite une incrustation et/ou de la complexité des informa tions graphiques superposées. De telles limitations existent par exemple dans le cas, évoqué plus haut, où te système infographique est constitué par un minicalculateur APPLE. La capacité en mémoire centrale dynamique 24 disponible pour l'unité de gestion d'adresse 28 ne permet de conserver les informations infographiques que sur 192 lignes (sur 312 en cas de balayage entrelacé), avec 280 points élémentaires d'image, ou pixels, par ligne. L'information est alors mémorisée pour chaque ligne, sur 40 octets, dont 7 éléments binaires seulement sont utilisés.et affectés chacun à un pixel. Le fonctionnement est alors celui schématisé en Figure 4 dont les lignes indiquent, de haut en bas, la durée T1 des cycles de fonctionnement de l'unité de gestion d'adresse 28 et la durée Tg des cycles de fonctionnement du microp-ro cesseur 'iP de l'unité centrale 26; les périodes d'adressage de la mémoire centrale par le microprocesseur ; les'com- mandes de lecture et d'écriture L/E ; les périodes de lecture L, et d'écriture ou lecture.Pendant les périodes TO, le microprocesseur peut utiliser les "bus" 22 et 30 de données et d'adresses. Pe.ndant les périodes T1, les "bus" sont libérés par l'unité centrale 26 et l'unité de gestion d'adresse 28 peut alors émettre une adresse sur le "bus" 30 et prélever dans la mémoire centrale 24 l'information à transmettre au mélangeur vidéo 16 par le "bus" 22. L'unité de gestion d'adresse peut également être utilisée par l'unité centrale 26 pour rafraîchir les mémoires dynamiques de la mémoire centrale 24 qui doivent être adressées 128 fois toutes les 2 millisecondes, c'est-à-dire dix fois durant chaque balayage de trame, qui dure 20 ms au standard 625 lignes à 50 Hz. Dans un mode de réalisation correspondant à l'incrus- tation de 192 lignes de 40 octets chacune, au centre d'une image vidéo, les compteurs 42 et 44 fonctionnent en décomptage. Le compteur de lignes 42 (Figure 2) est préchargé à la valeur 312, tandis que le compteur sur ligne 44 est préchargé à la valeur 64. Le nombre "n" affiché en mémoire 48 est n = 0. Lorsque le compteur 44 passe par la valeur zéro, on suspend le fonctionnement du système infographique, le compteur ligne 42 est décrémenté d'une unité et le compteur sur ligne 44 est ré-initialisé à 64. Lorsque le compteur ligne 42 atteint la valeur de 264, le système entre dans la partie active de affichage infographique et y reste pendant 192 lignes.Les informations à afficher sont effectivement présentées lorsque le compteur sur ligne 44 a un contenu situé par exemple entre les bornes 48 et 8. Les contenus des compteurs 42 et 44 sont présentés à la mémoire centrale 24 pendant le cycle de durée T1. Deux cas peuvent alors se présenter suivant que l'information à incruster ligne par ligne est un texte ou un graphique. Dans le premier cas, le compteur de lignes 42 est traité modulo 8, les trois bits de poids faible de chaque octet étant ignorés. On peut ainsi accéder aux 24 lignes de 40 caractères alphanumériques codés sur une matrice de 5 x 7 qu'offre l'APPLE-II. La donnée à visualiser est extraite de la matrice et présentée à une mémoire morte 60 (Figure 5) de transcodage de l'information d'entrée, en code ASCII, en donnée graphique. Les trois bits de poids faible A5-A7 ignorés sont cependant appliqués à un bl-oc de sélection 62 appartenant à la mémoire morte 60. Ils définissent le numéro d'ordre, de 1 à 7, de la ligne dans le caractère à visualiser, tel que celui schématisé sur la Figure. En sortie, les bits CO à C4 sont chargés dans un registre à décalage 64 qui constitue le sérialiseur et qui fournit l'information série appliquée au mélangeur 16 à une fréquence fonction de la fréquence de l'horloge 65. Dans le second cas (mode graphique), aucun transcodage n'est nécessaire : chaque octet à son tour est chargé dans le registre à décalage à sept positions. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation et de nobmreuses adjonctions. Par exemple, le dispositif peut être complété par des moyens de numérisation d'images. Il suffit pour cela de prévoir un convertisseur analogique/numérique 66 auquel sont appliqués les signaux vidéo fréquence (Figure 1). L'invention est applicable dans de nombreux domaines techniques. Par exemple, en architecture, elle constitue une aide à la conception. On peut en effet superposer l'image d'un volume, image délivrée par le système infographique, à l'image d'un site obtenue au moyen d'une caméra vidéo observant une photographie ou, même, un paysage. Le dispositif, du fait de sa simplicité, peut également être utilisé sur une grande échelle en enseignement assisté par ordinateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de visualisation d'informations graphiques provenant d'une source numérique (14) munie d'une horlo- ge interne (54) sur un moniteur de télévision (10), en superposition avec des informations visuelles provenant d'un générateur d'images vidéo (12) à balayage par lignes et trames, comportant des moyens d'asservissement de l'horloge de la source numérique avec les signaux de synchronisation de lignes, caractérisé en ce que les moyens d'asservissement sont prévus pour interrompre le fonctionnement de la source numérique (14) à un instant antérieur à l'instant d'arrivée prévu de chaque signal de synchronisation de lignes (SL) et pour provoquer la reprise du fonctionnement en réponse à l'arrivée effective du signal de synchronisation de lignes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'asservissement comprennent une porte (52) de transmission de signaux fournis par l'horloge interne (54) et des moyens (50,55) pour bloquer ladite porte (52) entre le premier instant et le second. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source numérique comprend un dispositif de gestion d'adresse vidéo (28) destiné à fournir à la mémoire centrale (24) de la source numérique (14) les adresses des informations à prélever et à visualiser et un séquenceur logique (36) destiné à assurer la suspension du fonctionnement de la source numérique, l'arrêt de la transmission de signaux d'horloge et l'adressage en mémoire (24), ledit dispositif de gestion d'adresses comportant un compteur de lignes (42) et un compteur sur lignes (44) destinés à fournir l'adresse du mot prélevé dans la mémoire centrale (24). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le séquenceur logique (36) comprend une bascule d'entrée (50) dont l'entrée de positionnement et l'entrée de rétablissement sont respectivement attaquées par la sortie d'un comparateur (46) entre le contenu du compteur sur ligne (44) et un nombre prédéterminé et par les'signaux de synchronisation de lignes (SL), la sortie de cette bascule étant appliquée à une porte ET (52) dont une autre entrée reçoit les créneaux de sortie de l'horloge locale. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le séquenceur logique (36) comporte également une seconde bascule (55) dont l'entrée de positionnement est reliee a la sortie de la bascule d'entrée (50) et dont l'entrée de rétablissement est reliée à l'horloge (54), la sortie de cette seconde bascule étant reliée à une entrée supplémentaire de la porte ET (52).