Brevet FR2548503A1 — publié le 19850104

La présente invention se rapporte à la transmission et à la réception de composantes de signaux vidéo. On a suggéré de transmettre un signal vidéo couleur par un canal, comme un trajet de transmission comprenant un enregistreur sur bande vidéo ou VTR ou un trajet de transmission par satellite, en utilisant des composantes analogiques comprimées dans le temps et transmises en série La transmission en série est souhaitable pour qu'un seul canal soit nécessaire, tandis que 10 les composantes des signaux, comme Y, R-Y, B-Y, plutôt qu'un signal compositesont utilisées pour éliminer la diaphonie entre les signaux de luminance et de chrominance. Un signal de référence haute fréquence est également transmis pour chaque ligne, par exemple juste après une impulsion de synchronisation horizontale, pour permettre la récupération et la remise au format en un signal composite standard couleur au récepteur ou dispositif de restitution Cette récupération comprend une correction en base des temps (TBC) et une dilatation 'lu temps Le 20 correcteur en base des temps a une boucle verrouillée en phase ou PLL qui reçoit le signal de référence à haute fréquence et compare sa fréquence à une autre fréquence se rapportant à la fréquence d'un oscillateur réglé en tension ou VCO par un rapport fixe On utilise la sortie du VCO comme signal d'horloge pour des mémoires de ligne du TBC et le moyen d'extension dans le temps. De même, on utilise le passage par l'axe du signal de référence à haute fréquence, à la suite de la détection de la synchronisation horizontale, pour obtenir une plus grande précision du moment du début de la ligne Cependant, comme en général le signal de référence à haute fréquence n'est pas un multiple entier de la fréquence horizontale, il y a un changement de phase d'une ligne à l'autre entre le flan 94 nenant de la synchronisation horizontale ou de ligne et le signal de référence En présence de bruit, cela peut conduire à une ambiguïté du moment du début de la ligne Par ailleurs, comme toutes les lignes ne sont pas identiques par rapport à la relation de la phase de la synchronisation au signal de référence, un circuit complexe tel qu'indiqué par exemple dans le brevet US n 4 024 571, estrequis dans le TBC pour maintenir cette relation constante dans le signal à la sortie du TBC. De même, le circuit PLL sera complexe du fait de cette relation non entière, ce qui à son tour peut provoquer 10 un long temps de blocage et un sautillement de l'image. Il est par conséquent souhaitable de produire un signal de synchronisation permettant un circuit plus simple. Un procédé de transmission et de réception de signaux de télévision en couleur consiste à transmettre, en série, par un canal, des composantes comprimées dans le temps d'un signal vidéo couleur et un signal de référence à une fréquence de 2,25 M Hz ou son multiple entierjà recevoir ces signaux du canal et à traiter les 20 composantes reçues en utilisant le signal de référence. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins 25 schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: les figures la et lb donnent des schémas blocs d'un transmetteur et d'un récepteur selon l'invention; 30 la figure 2 est un schéma des temps d'une ligne transmise; et les figures 3 et 4 sont des détails de modes de réalisation préférés du transmetteur et du récepteur de la figure 1. La figure la montre un transmetteur selon l'invention. Des signaux vidéo analogiques R (rouge) G (vert) et B (bleu) sont reçus d'une source, comme une caméra, et appliqués à une matrice 10 Les signaux à la sortie de la matrice 10 comprennent des signaux Y (luminance) et des signaux de différence de couleurs R-Y et B-Y et ils sont respectivement appliqués à des convertisseurs analogiques-numériques ou ADC 12, 14 et 16 Selon les normes vidéo numériques internationales, le signal Y est échantillonné à 10 13,5 M Hz et quantifié tandis que les signaux R-Y et BY sont échantillonnés à 6,75 M Hz et quantifiés, tous à une précision de 8 bits Alternativement, au lieu de convertisseurs analogiques-num 6 riques des échantillonneurs pourraient être utilisés pour produire 15 des signaux analogiques échantillonnés de sortie. Les signaux numériques Y, R-Y et B-Y sont respectivement appliqués à des compresseurs de temps 18, 20 et 22 Comme on le sait, chacun de ces compresseurs peut comprendre une paire de mémoires à accès aléatoire 20 ou RAM, avec des moyens pour commuter les signaux d'entrée et de sortie entre la paire La commutation est agencée de façon que pendant une première ligne les signaux numériques soient écrits dans une première RAM de la paire tandis que les signaux sont extraits de la seconde RAM de la paire Pendant la seconde ligne, la première RAM lit tandis que la seconde RAM écrit. Pendant la troisième ligne suivante, le fonctionnement est le même que pendant la première ligne etc Si les signaux comprennent des signaux analogiques échantil30 lonnés, alors les compresseurs peuvent comprendre des lignes à retard à dispositifs à couplage de charge ou CCD comme le montre le brevet US n 4 376 957. Les fréquences d'horloge d'écriture des compresseurs 18, 20 et 22 sont les mêmes que les fréquences d'échantil35 lonnage des signaux d'entrée, c'est-à-dire 13,5 M Hz pour le compresseur 18 et 6,75 M Hz pour les compresseurs 20 et 22. Les signaux d'horloge d'écriture se présentent sur toute la durée d'une ligne active, les durées d'écriture étant réglées selon la synchronisation de ligne Cependant, les fréquences des signaux d'horloge de lecture sont plus élevées donc il y a une compression dans le temps En particulier, la fréquence d'horloge de lecture est de 27 M Hz pour tous les compresseurs Ainsi, le compresseur 18 produit une compression dans le temps de 2:1 ( 27:13,5). 10 Le signal d'horloge de lecture pour le compresseur 18 de Y est cadencé pour commencer peu après le début de la période de ligne active et se terminer à peu près à son milieu Les compresseurs 20 et 22 produisent une compression dans le temps de 4:1 ( 27:6,75) Le signal d'horloge de lecture pour le compresseur 20 de R-Y est déclenché pour commencer peu après le milieu de la ligne active et se terminer environ au trois quarts pendant la période active. Le signal de lecture du compresseur 22 de B-Y débute peu après les trois quarts de cette période active pour se terminer à proximité de sa fin Les temps de lecture sont réglés par un compteur 30 et un contrôleur 32 Le compteur reçoit un signal d'horloge à 27 M Hz. Les signaux des compresseurs 18, 20 et 22 sont respectivement appliqués à des commutateurs 24, 26 et 28. 25 Le compteur 30 reçoit le signal d'horloge à 27 M Hz à son entrée d'horloge et une impulsion de synchronisation horizontale à son entrée de remise à zéro (R) Les étages du compteur 30 sont couplés au contrôleur 32 Comme on le sait, le contrôleur 32 comprend un décodeur (non représenté 30 sur la figure 1) pour décoder les temps de départ et d'arrêt pour chacun de signaux, c'esta-dire qu'il y a six sorties de décodeur pour les trois signaux Les sorties de décodeur sont appliquées aux entrées d'établissement et de rétablissement de trois bascules ou flips-flops 35 (non représentéessur la figure 1), lesquelles bascules ont des sorties respectivement couplées pour commander les commutateurs 24, 26 et 28 comme cela est indiqué par les lignes en pointillé Le même circuit de commande est également utilisé dans l'exemple de la figure la pour commander ou contrôler les signaux de lecture des compresseurs 18, 20 et 22 Les sorties des commutateurs sont appliquées à un convertisseur numérique-analogique ou DAC 34. La sortie du DAC 34 est appliquée à un circuit 10 d'insertion 36 o les signaux horizontal, vertical, de palier de blocage, du niveau d'effacement et de référence haute fréquence sont ajoutés aux composantes, le tout étant connu Selon la présente invention, le signal de référence est à une fréquence de 2,25 M Hz 15 (comme le montre la figure la) ou bien son multiple entierde préférence de 4,5 M Hz Ces fréquences sont des multiples des fréquences de ligne pour les deux systèmes standards à 525 lignes/60 Hz et 625 lignes/50 Hz, ce qui a pour résultat les simplifications de circuit 20 décrites ciaprès. Le signal à la sortie du circuit d'insertion 36 est montré sur la figure 2 Une impulsion de synchronisation horizontale 200 à un niveau de -40 unités IRE est suive par le signal de référence 201 ayant une excursion crête à crête de -20 à + 20 Le signal Y 202 est le suivant Le signal passe alors au niveau d'effacement ( 0) puis à un niveau de blocage de + 50 Ensuite, il y a le signal de R-Y 203, un niveau de blocage + 50, le signal B-Y 204 et enfin retour au niveau d'effacement ( 0) Les 30 signaux Y, R-Y et B-Y ont des plages d'amplitude de O à + 100 comme cela est indiqué par des rectangles; en général, les signaux ne sont pas réellement rectangulaires. Le signal à la sortie du circuit d'insertion 36 est alors appliqué à un trajet de transmission 38, qui 35 peut par exemple être un trajet comprenant un VTR ou un canal de transmission par satellite, etc Le signal est reçu du trajet par le circuit récepteur de la figure lb. Un trajet de transmission 38 comprenant un VTR peut comprendre un modulateur de modulation de fréquence (non représenté) et un démodulateur de modulation de fréquence (non représenté), le tout étant connu. Comme le montre la figure lb, un correcteur en base des temps ou TBC conventionnel 40 reçoit le signal transmis et le convertit intérieurement en un 10 signal numérique pour le traitement Dans le TBC 40 se trouve une PLL 41 qui a un VCO (non représenté) fonctionnant à 27 M Hz. Cette fréquence est divisée et comparée au signal de référence reçu pour produire un signal d'erreur pour 15 le réglage de la fréquence du VCO Comme 2,25 M Hz et ses multiples entiers jusqu'au sixième (à l'exception du cinquième, 11,25 M Hz)se divisent en 27 M Hz pour produire des nombres entiers, la chaîne de diviseur;de fréquence dans le VC O est simplifiée, et un gain plus important 20 est par conséquent présent dans la PLL 41, ainsi il y a réduction du temps de blocage et du sautillement de l'image Par ailleurs, comme 2,25 M Hz et ses multiples entiers sont des multiples entiers de la fréquence de synchronisation horizontale pour les deux systèmes standards à 525 lignes/60 Hz et 625 lignes/50 Hz, le signal corrigé en base des temps à la sortie du TBC est à la même phase du signal de référence par rapport au flancmenant de la synchronisation horizontale pour chaque ligne, et par conséquent il ne faut aucun 30 circuit complexe de détection et de correction de la phase dans le TBC 40 pour maintenir cette relation constante d'uneligne à l'autre. Le signal corrigé à la sortie du TBC 40 en est dérivé sous forme numérique, contournant ainsi les DAC de sortie qui font conventionnellement partie d'un TBC. 7 2548503 Le signal corrigé est appliqué à des moyens d'extension dans le temps 18 a, 20 a, 22 a Le signal à 27 M Hz à la sortie du TBC est bloqué sur le signal vidéo corrigé et est appliqué à un compteur 30 a Les sorties du compteur 30 a sont appliquées à un contrôleur 32 a Le compteur 30 a et le contrôleur 32 a de la figure lb peuvent avoir la même construction que le compteur 30 et le contrôleur 32 de la figure la, respectivement. Les moyens d'extension ont la même construction que les compresseurs 18, 20 et 22 et ils sont commandés par des signaux d'écriture et de lecture et par le contrôleur 32 a Dans l'exemple de la figure lb, les signaux Y, R-Y et B-Y sont appliqués aux moyens d'extension 18 a, 20 a, et 22 a par des commutateurs 15 24 a, 26 a et 28 a Le contrôleur 32 a commande les positions des commutateurs 24 a, 26 a et 28 a pour commander l'application des signaux Y, R-Y et B-Y aux moyens d'extension dans le temps 18 a, 20 a et 22 a Cependant, comme le montre la figure 4, les commutateurs 24 a, 26 a 20 et 28 a peuvent omis. Le signal d'écriture pour tous les moyens d'extension comprend un signal à 27 M Hz qui peut être dérivé du signal d'horloge de lecture du TBC 40 Le signal de lecture du moyen d'extension 18 a est à 13,5 M Hz pour obtenir l'ex25 tension de temps requise de 2:1 tandis que le signal de lecture des moyens d'extension 20 et 22 a est de 6,75 M Hz pour obtenir l'extension requise de 4:1 Les signaux des moyens d'extension, qui occupent maintenant toute la durée d'une ligne active,sont respectivement 30 appliquésaux DAC 42, 44 pour produire des signaux analogiques Y, R-Y et B-Y, respectivement Le signal analogique Y résultant est alors bloqué au niveau d'effacement en utilisant le signal transmis au niveau de blocage tandis que les signaux R-Y et B-Y sont bloqués 35 en utilisant le palier de blocage pr&cédemment inséré dans le signal transmis Cela est fait par des moyens connus (non représentés) Ces signaux peuvent alors être visualisés ou plus amplement traités, par exemple traités en matrice en signaux Y, I et Q ou R, G et B. Les figures 3 et 4 montrent des détails des circuits de transmetteur et de récepteur des figures la et lb Les circuits en commun à ces figures portent des chiffres identiques de référence Dans le transmetteur de la figure 3, un générateur 300 de signaux d'horloge à 27 M Hz répond 10 aux signaux de synchronisation horizontale H pour produire, à sa sortie, des signaux d'horloge à 27 M Hz Des diviseurs par deux 301 et 302 connectés en série reçoivent le signal d'horloge à 27 M Hz et produisent respectivement le signal d'horloge à 13, 5 M Hz et le signal d'horloge à 6,75 Mhz. 15 Un diviseur par six 303 et un filtre en série 305 de mise en forme appliquent le signal de référence à haute fréquence au circuit d'insertion 36 à une fréquence de 4,5 M Hz, le second multiple entier de 2,25 M Hz (il faut noter qu'un signal à 2,25 M Hz a été utilisé à titre d'exemple comme 20 signal de référence à la figure la) Les convertisseurs analogiques-numériques 12, 14 et 16 reçoivent les signaux à 13,5 M Hz, 6,75 M Hz et 6,75 M Hz respectivement pour produire respectivement les signaux échantillonnés Y, R-Y et B-Y Comme on 1 'a -précédenment noté, chacun des compresseurs 18, 20 et 22 comprend 2 RAM agencées pour introduire un signal dans l'une des deux tandis qu'un signal est extrait de l'autre de la paire Plus particulièrement, en se référant à titre d'exemple au compresseur 18, un signal de validation d'écriture (comme un signal à un 30 niveau logique haut) est alternativement appliqué à l'entrée de validation d'écriture des RAM 304 et 305 en parallèle par un commutateur 306 Un commutateur 307 est commandé en synchronisme et est déphasé de 180 par rapport au commutateur 306 pour choisir 1 ' extraction de la RAM de la paire qui n'est pas validée à ce moment pour l'écriture Les commutateurs 306 et 307 sont commandés 9 2548503 par un signal de commutation 2 H ayant un cycle de deux lignes horizontales et un niveau logique haut pendant la période d'une ligne sur deux, lequel est développé à la sortie d'un diviseur par deux 308 en réponse au signal de synchronisation H (le trajet du signal 2 H est illustré par une ligne en pointillé). Un commutateur 309 applique le signal à 13,5 M Hz en tant que signal d'horloge à un compteur d'adresse 310 pour appliquer des signaux d'adresse à une RAM 304 lorsqu'il est valide pour écrire et applique le signal à 27 M Hz au compteur d'adresse 310 pour appliquer des signaux d'adresse à la RAM 304 lorsqu'il li, pour ainsi produire la compression précédemment notée à 2:1 du signal Y. Un commutateur 311 est commandé en synchronisme et en phase avec le commutateur 309 en réponse au signal 2 H (comme cela est indiqué par la ligne en pointillé) pour appliquer le signal à 27 M Hz en tant que signal d'horloge a un compteur d'adresse 312 pour 20 appliquer des signaux d'adresse à une RAM 305 pour extraire le signal de la RAM 305 et il applique le signal à 13,5 M Hz au compteur d'adresse 312 pour appliquer des signaux d'adresse à la RAM 305 pour y écrire les signaux Chaque compteur d'adresse 310 et 312 est remis à zéro par le signal de synchronisation horizontale H Un commutateur 313 applique sélectivement le signal à 27 M Hz au commutateur 309 en réponse à un signal de temps Y développé par le contrôleur 32. Le contrôleur 32 comprend un décodeur 314 répondant 30 aux sorties en parallèle du compteur 30 qui compte en réponse au signal d'horloge à 27 M Hz et qui est remis à zéro par le signal de synchronisation horizontale H. Le décodeur 314 comprend un agencement de portes logiques, non représenté,pour développer trois groupes de signaux de sortie de départ et d'arrêt correspondant au début et à la fin des durées de Y, R-Y et B-Y que l'on peut voir en 202, 203, et 204 respectivement sur la figure 2 Les signaux de début et d'arrêt pour les signaux Y, R-Y et B-Y sont appliqués aux entrées d'établissement et de rétablissement, respectivement, des flips-flops ou bascules 316, 317 et 318 pour dériver respectivement les signaux de durée de Y, de durée de R-Y et de durée de B-Y Chaque signal de durée ou de temps à une durée qui correspond à la durée de sa composante respective illustrée sur la 10 figure 2. La construction et le fonctionnement des compresseurs et 22 pour les composantes de couleur R-Y et B-Y sont sensiblement les mêmes que la construction et le fonctionnement du compresseur 18 pour le signal Y à l'exception que, 15 comme on l'a précédemment donné, le signal d'horloge d'écriture est à 6,75 M Hz et le signal d'horloge de lecture est à 27 M Hz avec pour résultat une compression de 4:1. Les commutateurs 24, 26 et 28 sont commandés par les signaux de temps ou de durée de Y, de R-Y et de B-Y respectivement, pour coupler les signaux appropriés comprimés dans le temps au convertisseur 34 Le DAC 34 répond au signal d'horloge à 27 MHZ et applique sa sortie au circuit d'insertion 36 o les signaux de synchronisation 25 horizontal et vertical H et V (dérivés de la source de signa x R, G et B), le palier de blocage, le niveau d'effacement et le signal de référence à haute fréquence c'est-àdire à 4,5 M Hz sont ajoutés aux composantes pour développer le signal vidéo analogique (CAV). Le circuit récepteur de la figure 4 comprend un TBC qui, comme on l'a précédemment noté, reçoit le signal CAV et le convertit intérieurement en un signal numérique pour un traitement Un VCO (non représenté) supplémentaire, à l'intérieur du TB Ctproduit un signal d'horloge à 27 M Hz il 2548503 en synchronisme avec un signal CAV corrigé en base des temps. Le signal CAV est appliqué simultanément aux moyens d'extension 18 a, 20 a et 22 a Chaque moyen d'extension comprend deux RAM connectéesen parallèle qui fonctionnent d'une façon sensiblement analogue aux compresseurs de la figure 3 mais qui ont un signal à une fréquence supérieure pour introduire le signal dans les RAM et un signal à une fréquence inférieure pour extraire le signal des RAM, les forçant ainsi à fonctionner comme moyens d'extension. Le signal de validation d'écriture lc'est-à-dire un signal à un niveau logique haut) est sélectivement appliqué aux entrées de validation d'écriture des RAM des moyens d'extension 18 a, 20 a et 22 a par des commutateurs 401, 402 et 403, respectivement, chacun étant commuté de manière réglable en réponse à l'un des signaux respectifs de temps de Y, de temps de R-Y et de temps de B-Y développés par le contrôleur 32 a Cette commutation du signal de validation d'écriture en réponse à la durée, dans le temps, de chacune des diverses composantes du signal CAV produit la fonction 20 des commutateurs 24 a, 26 a et 28 a de la figure lb La construction et le fonctionnement du contrôleur 32 a, du compteur 30 a et la production des signaux à 13,5 M Hz et 6,75 M Hz en utilisant des diviseurs par deux sont sensiblement les mêmes qu'on l'a décrit précédemment pour la figure 3. 25 Comme on l'a pr(céden Trnent noté, la construction et le fonctionnement des moyens d'extension 18 a, 20 a et 22 a sont sensiblement les mêmes que pour les compresseurs 18, 20 et 22 de la figure 3 à l'exception que l'on utilise les signaux à 13,5 M Hz et à 6, 75 M Hz pour lire les signaux de luminance et de différence de couleurs respectivement des RAM et le signal à 27 M Hz est utilisé pour écrire ces signaux dans les RAM pour produire l'extension de 2:1 pour le signal de luminance et de 4:1 pour les signaux de différence de couleurs. 12 2548503 REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Système pour la transmission et la réception d'un signal vidéo couleur, du type comprenant: un moyen pour transmettre en série, par un canal, des composantes comprimées dans le temps du signal vidéo couleur ainsi qu'un signal de référence; et un moyen pour recevoir lesdits signaux du canal, caractérisé en ce que le signal de référence est à une fréquence de 2,25 M Hz ou son multiple entier et le moyen de réception utilise ledit signal de réference pour 10 traiter le signal reçu. 2 Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le signal de référence est à une fréquence de 2,25 N M Hz ou N est égal à 1, 2, 3, 4 ou 6. 3 Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le signal de référence est à une fréquence de 4,5 M Hz. 4.Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen de transmission comprend un générateur de signaux d'horloge ( 300) produisant un signal d'horloge à une fréquence de 27 M Hz ou son multiple entier, le signal de référence en étant dérivé ( 303, 315). Système selon la revendication 4 caractérisé en ce que les composantes précitées sont Y, R-Y et B-Y. 6 Système selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen de transmission comprend un moyen ( 18, 20, 22) pour comprimer, dans le temps, lesdites composantes, le moyen de compression dans le temps étant commandé par des signaux de commande et étant agencé pour comprimer 30 la composante de Y de 2:1 et pour comprimer les composantes de R-Y et B-Y de 4:1 chacune. 7 Système selon la revendication 6 caractérisé en ce que le moyen de transmission comprend un moyen de _ multiplexage ( 24, 26, 28) commandé par les signaux de commande pour appliquer en série les composantes comprimées dans le temps à un seul canal. 8 Système selon l'une quelconque des revendications 5, 6 ou 7 caractérisé en ce que les signaux de commande sont dérivés du signal d'horloge. 9 Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 8 caractérisé en ce que le moyen de réception comprend un régénérateur de signaux d'horloge comprenant une boucle 10 verrouillée en phase (PLL en 40) répondant au signal de référence pour régénérer le signal d'horloge. Système selon la revendication 8 se rapportant à la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen récepteur comprend un moyen de dilatation dans le temps ( 18 a, 20 a, 22 a) pour dilater, dans le temps, la composante de Y de 2:1 et pour dilater, dans le temps, les composantes de R-Y et B-Y de 4:1 chacune, le moyen de dilatation dans le temps étant commandé par des signaux de commande dérivés du signal d'horloge ( 30 a, 32 a).