Brevet FR2552606A1 — publié le 19850329

La présente invention se rapporte à des signaux de télévision de haute définition ainsi qu'à leur production et leur traitement. Dans les premier jours de la télévision, la majorité des programmes affichés étaient des films joués par une machine de télécinéma Les seuls programmes en direct étaient les nouvelles en studio, les émissions de variété et les événements sportifs Les programmes en direct étaient pris par des caméras de télévision fonctionnant selon la norme NTSC à balayage entrelacé de 2:1, 525 lignes, images par seconde ( 525/60) aus Etats Unis d'amérique et une norme CCIR semblable 625/50 en Europe Les films à 24 images par seconde étaient convertis aux Etats Unis d'Amérique, dans les machines de télécinémalpar la technique 15 d'affaiblissement à 3-2 Trois trames d'une image donnée du film étaient explorées avec ensuite deux trames de l'image suivante En Europe, les films étaient simplement passés plus rapidement, à 25 images par seconde, et l'erreur de 4 pour cent de vitesse était tolérée, même si le pas du 20 canal du son était augmentérdu même facteur. On pensait peu à une interchangeabilité de programme entre les zones du monde à 525/60 dans tout moyen autre que le film jusqu'à la venue du satellite de communications permettant une distribution mondiale des programmes sous 25 une forme électronique Des équipements numériques de conversion des standards ou des normes ont alors été développés, mais ils sont coûteux et les signaux convertis présentent des à-coups ou suraccélérations provenant des conversions de la fréquence images. Actuellement, les programmes produits dans l'intention de distribuer par plusieurs moyens sont pris sur films. Un inconvénient majeur d'une production sur film est le long temps nécessaire pendant la prise et le montage. Cependant, les avantages résident dans une plus forte définition et l'existence de formatsde film au standard mondial. Il existe ainsi une nécessité d'un système de télévision de haute définition au standard mondial courant (HDTV) pour une production électronique de programmes et longs métrages. Un tel système doit avoir une simple possibilité de conversion en film, auxstandardsde télévision de 525/60 et de 625/50, avec une perte minimale de la qualité et un minimum d'artefacts de mouvement La production électronique doit être effectuée à une plus forte résolution (horizontalement, verticalement et dans le temps) qu'avec tous les o 10 moyens voulus de communications pour maintenir la qualité pendant le traitement de post-production (montage). D'autres caractéristiques souhaitables d'un système standard mondial sont les suivantes: 1 Facilité presque égale pour une conversion à 15 525/60, 625/50 et film. 2 Résolution verticale et horizontale équilibrée, pour une flexibilité maxima&e dans la post-production. 3 Grand rapport d'aspect, comme 1,85, standard des Etats Unis d 'Amérique pour la communication des 20 matières imprimées sur un film. 4 Compatibilité avec le standard numérique-mondial en studio de 13,5 M Hz. Une condition difficile à satisfaire est une résolution dans le temps (vitesse du mouvement) suffisamment élevée pour éviter un=changement, dans le temps (échantillonnage)mais pas suffisamment élevéepour nécessiter une largeur de bande inhabituelle pour le système électronique d'enregistrement. Le problème de l'interpolation, dans le temps, pour la conversion de la fréquence des imaaes est illustré sur la figure 1 Lorsqu'un objet se déplace dans le champ de vision, par exemple tel qu'un bras et une main, l'objet dans deux images successives, l'image A et l'image B, apparait en positions distinctes comme cela est illustré par les contours en trait plein Si l'on devait interpoler 35 entre les images pour une image intermédiaire, disons à pour cent de la différence de temps, l'on aimerait voir l'objet à à peu près 60 pour cent de la distance, dans l'espaceentre les objets dans des images successives d'entrée, comme cela est illustré par le contour en pointillé On ne peut pas s'attendre à ce qu'une quantité d'interpolation d'amplitude entre des éléments coincidants d'image sur deux images successives ou sur un petit nombre d'images successives donne un résultat exact, mais cependant c'est la façon dont les convertisseurs actuels de la fré10 quence d'échantillonnage font les interpolations. Bien entendu, la figure 1 est une exagération du cas réel car aux fréquences normales d'échantillonnage dans le temps aussi bien en film qu'en télévision, l'objet aura parcouru une plus courte distance entre les images. 15 L'interpolation d'amplitude donne une image double (ou multiple) brouillée, un effet moins grave que deux images nettes, distinctes et largement séparées En fait, pour éviter ou diminuer l'effet d'échantillonnage, par exemple lorsqu'un objet nettement mis au point semble se déplacer par secoussesà travers le champ de vision sur des positions distinctes, le preneur de film s'assure que l'ouverture de l'objectif est ouverte pendant une fraction suffisamment longue de la durée de l'image pour que l'image se brouille lors de l'exposition du film sur son trajet L'image floue 25 donne l'effet subjectif d'un mouvement continu plutôt que par à-coups, car l'oeil ne discerne pas une forte résolution dans les objets en déplacement En télévision, l'échantillonnage ne se produit pas fréquemment parce que l'image est entrelacée et donc la fréquence effective du 30 mouvement est le double de la fréquence images, et de plus, de nombreux tubes capteurs de caméra de télévision ont un retard qui brouille l'image sur plusieurs trames du balayage. Des degrés supérieurs d'entrelacement, comme 3:1, 4:1, et 5:1 pourraient améliorer la fréquence temporelle d'échantillonnage, mais on sait bien qu'un entrelacement d'ordre supérieur produit des effets importants de défilement lors d'une présentation au spectateur Par ailleurs, une mémoire d'images peut être incorporée dans la visualisation pour réduire les effets de défilement de l'entrelacement en rafraichissant toutes les lignes sur la visualisation, progressivement avec chaque trame. Ce concept conduit à la notion que la fréquence de visualisation et en réalite, la fréquence de balayage de la caméra (fréquence de prise) également, peuvent être séparées de la fréquence de transmission comme cela est illustré sur la figure 2 La formation dans la mémoire d'images à l'extrémité caméra est remise au point à la fréquence de prise de vue, tandis que le signal transmis 15 peut être choisi pour être émis à une fréquence différente et plus lente de transmission, par exemple pour correspondre aux caractéristiques du canal ou de la chaîne De même, la fréquence de remise au point de la visualisation peut être sensiblement plus importante que la fréquence de transmission pour réduire des effets tels qu'un scintillement ou papillotement sur grande surface et entre lignes La présente invention procure un système de télévision de haute définition qui produit un signal vidéo approprié à une conversion à un premier format de télévision ayant 25 N 1, comme 5251 lignes par image et une fréquence images de F 1, comme 30,images par seconde ou bien un second format de télévision ayant N 2, c'est-à-dire 625 lignes,par image et une fréquence images de F 2, c'est-à-dire 25,images par seconde ou un troisième format pour un film qui a une 30 fréquence des images du film de F 3, c'est-à-dire 24 images par seconde Un dispositif tel qu'une caméra produit un signal vidéo représentant une trame, o les lignes vidéo du signal représentent des lignes de trame qui sont orientées perpendiculairement, c'est-à-dire verticalementlà l'orienta35 tion, c'està-dire horizontales des lignes de trame dans les premier ou second formai de télévision Un circuit de synchronisation développe des signaux de synchronisation pour une utilisation par le dispositif pour produire les lignes vidéo à une fréquence des lignes vidéo qui 5 donne un nombre entier de lignes vidéo dans la durée, dans le temps, d'une image de chacun des premier et second format de télévision et du troisième format de film Les lignes vidéo du signal HDTV sont agencées entrames ayant une fréquence en tramesqui est le plus petit commun multiple des fréquences en trames F 1, F 2 et F 3. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description 15 explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 montre l'interpolation d'une scène entre deux images pour une image intermédiaire, comme on l'a déjà décrit; la figure 2 montre un système de transmission de télévision de haute définition d'une extrémité caméra à une extrémité visualisation, également comme on l'a 25 déjà décrit; la figure 3 illustre schématiquement un balayage entrelacé de lignes verticales qui produit le signal de télévision de haute définition selon l'invention; la figure 4 montre une séquence d'entrelacement utilisable pour le signal de télévision de haute définition selon l'invention; la figure 5 illustre schématiquement les signaux de luminance et de chrominance du signal de télévision de haute définition selon l'invention au format comprimé 35 dans le temps à 4:2:2; la figure 6 illustre un système de télévision de haute définition selon l'invention; la figure 7 illustreun schéma d'un ensemble de post-production qui traite le signal de télévision de 5 haute définition selon l'invention, comprenant l'étage de conversion de standards; la figure 8 illustre un mode de réalisation, selon l'invention, du convertisseur de signaux du standard 525/60 de la figure 7; la figure 9 montre un mode de réalisation du préfiltre temporel de la figure 8; la figure 10 illustre la réponse du filtre numérique de la figure 9; la figure 11 illustre la réponse du filtre analogique 15 passe haut de la figure 9; la figure 12 montre un mode de réalisation selon l'invention du convertisseur de signaux du standard 625/50 de la figure 7; la figure 13 montre un mode de réalisation du 20 préfiltre temporel de la figure 12; la figure 14 illustre un mode de réalisation,selon l'invention, du convertisseur de standardsde film de la figure 7; et la figure 15 montre un mode de réalisation du 25 préfiltre temporel de la figure 14. Les paramètres du système donnés au tableau qui suit sont ceux de la composante de luminance d'un système HDTV numérique pour une électrocinématographie selon les concepts de l'invention. TABLEAU DES PARAMETRES DU SIGNAL DE LUMINANCE Grille d'échantillonnage active Rapport d'aspect Direction balayage lignes Nombre total échantillons/ligne Nombre total lignes/image Nombre lignes/trame Facteur d'entrelacement Séquence d'entrelacement Fréquence images f F Fréquence lignes f V Fréquence trame f H Fréquence d'échantillonnage 1 M Hz Largeur de bande analogique, M Hz 756 x 1398 1 l 85 Verticale 900 1500 :1 L O + 4 (n-1)l MODULO 15 000 600 54 22; O Certains des nouveaux critères sur lesquels est basé le choix de ces paramètres sont comme suit: (a) une fréquence d'échantillonnage temporel égale au LCM ou plus petit commun multiple des fréquences images souhaitées de divers milieux de prise présente l'avantage que la mémoire d'images peut être lue pour chaque standard pendant l'effacement de l'image ou de la trame en même temps que le signal de la caméra est effacé Cela implique le choix d'une 10 fréquence de trame qui est le plus petit commun multiple de 24, 25 et 30,qui est de échantillons de trame par seconde Ainsi, un système à 600 trames/ secondeentrelacé à 25:1 par exemple peut avoir une fréquence de trame de 24/seconde et de plus aura 15 un nombre entier de trames en 1/25 et 1/-30 seconde. Un tel agencement selon l'invention présente l'avantage que le signal vidéo d'un tel système peut être directement écrit sur un film sans nécessiterun stockage ou mémorisation intermédiaire bien que, comme on le décrira ci-après, 20 un tel filtrage temporel puisse être souhaitable pour obtenir une image floue. (b) pour diminuer les artéfacts de mouvement dans la conversion en milieux ayant divers autres standards, le système à forte définition peut avoir une fréquence images supérieure à celle choisie pour les autres standards pour permettre d'appliquer un préfiltrage temporel Un choix raisonnable d'une telle fréquence est de 40 images par seconde Cette fréquence images est en rapport avec 24, 25 et 30 par les simples rapports 30 de 5/3, 8/5 et 4/3, respectivementl et est également un sous- multiple des 600 trames par seconde de fréquence d'un échantillonnage, ce qui représente un facteur d'entrelacement de 15:1. (c) Il est également avantageux que le système ait 35 une fréquence de lignes donnant un nombre entier de lignes de balayage HDTV pendant la durée, dans le temps, de chaque trame ou image de sortie du milieu ou moyen de communication La valeur de 60 000 lignes par seconde est unique de ce point de vue, donnant 2500, 2400 et 2000 lignesde balayage pendant 1/24, 1/25 et 1/30 d'une seconde. 5 En fait, 60 000 lignes/seconde donnent 1001 dans 1/59, 94 d'une seconde, la durée de trame d'un système de télévision en couleur NTSC à 525/60. (d) En utilisant une fréquence d'échantillonnage de 54 M Hz par exemple, le système numérique est compatible 10 avec le standard numérique en studio à 13,25 M Hz, bien que sa mise en oeuvre sous un format analogique nécessite une plus faible largeur de bande d'enregistrement (bande de base 22 mégahertz). (e) en choisissant le balayage vertical, le balayage 15 à haute fréquence est fait dans la plus petite dimension du large rapport d'aspect: cela réduit l'énergie de la déviation du faisceau d'électrons dans les tubes capteurs de la caméra et les visualisations et permet à une lecture de film de télécinéma d'être orthogonale à l'écriture au faisceau laser ou faisceau d'électrorsdu même film Comme cela est décrit dans le brevet US n 4 449 143 au nom de R.A Dischert et K H Powers, intitulé TRANSCODEABLE VERTICALLY SCANNED HIGH-DEFINITION TELEVISION SYSTEM, le balayage vertical simplifie également la conversion 25 en un balayage horizontal à 525 et 625 lignes Les conversions à la fréquence de lignes sont faites en échantillonnant simplement le signal vidéo analogique à la fréquence appropriée pour donner 525 ou 625 échantillons par ligne verticale Une allocation d'effacement des lignes verticales d'environ 20 pour cent et une allocation d'effacement de trames horizontales d'environ 7 pour cent augmentent les 756 échantillons actifs/ligne à 900 et les 1398 lignes actives à 1500 par image. Sur la figure 2, le chiffre de référence 1 désigne la caméra, 2 est la mémoire d'images, 3 est le canal ou la chaîne, 4 est la mémoire d'images et 5 est la visualisation; a désigne la fréquence de prise, b la fréquence de transmission et c la fréquence de visualisation. La figure 3 montre la trame de balayage dans laquelle 5 les 1500 lignes verticales peuvent être considérées comme se composant de 1000 segments verticaux, chacun contenant lignes Les sept derniers segments ( 94-100) contiennent l'intervalle d'effacement horizontal L'image est explorée de la gauche à la droite pendant chaque trame par une ligne 10 de chaque segment et 15 trames successives sont requises pour explorer chaque ligne d'un segment La ligne horizontale:indique la direction de balayage horizontal et la ligne verticale indique la direction de balayage vertical des lignes. Si les lignes dans un segment donné sont explorées en trames successives, progressivement de la gauche à la droite, alors un objet se déplaçant de la droite à la gauche sera traité différemment d'un objet se déplaçant de la gauche à la droite et des artefacts de mouvement peuvent se produire. 20 Pour cette raison, les lignes de chaque trame successive, dans l'exemple de la figure 4, sont sautées à travers le segment en motif MODULO En effet, si l'on définitla trame dans laquelle la ligne de balayage est dans la première position de tout segment comme étant la Trame 1, alors la trame 25 suivante, Trame 2 placera une ligne en une position à p lignes vers la droite, o p est un nombre entier n'ayant de sous-multiple commun avec 15 En continuant de cette façon, la nième trame, Trame N placera une ligne à la position 1 + (n-1) pj modulo 15 Pour le cas de p= 4, la position 30 de la ligne dans chaque trame successive sera suivant la séquence 1, 5, 9, 13, 2, 6, 10, 14, 3, 7, 11, 15, 4, 8, 12 puis la position se répète. Des valeurs de p autres que 4 peuvent être utilisées mais on pense que la valeur de 4 représente un avantage comme le montre la figure 4 La figure 4 montre, le long de l'axe y, la position des lignes 0-15)pour une trame donnée en fonction du nunÉrq des trames ( 1-15) le long de l'axe x La figure 4 illustre la position des lignes pour le cas du saut en modulo p= 4, et l'on peut que cela place les lignes correspondantes dans des trames adjacentes séparées dans l'espace de 4 lignes Les lignes de la trame se trouvent sur une arille triangulaire régulière dans le plan nombreposition et chaque position de ligne est équidistante de ses six voisines On pense que ce motif rendra les artefacts de mouvement, s'il y en a, relativement isotropiques 10 dans le domaine de l'image, c'est-à-dire indépendants de la direction du mouvement Sur la figure 4, le facteur d'entrelacement est 15: 1 et la séquence d'entrelacement est I l 1 + 4 (n-1)l modulo 15. Jusqu'à maintenant, les paramètres de balayage du 15 signal vidéo du tableau ont été décrits en termes généraux s'appliquant à la composante de luminance, sans référence aux composantes de couleur ou de chrominance. On suppose qu'en tant que partie d'un standard de production, la couleur peut être portée dans les deux composantes 20 de différence de couleurs RY et B-Y, chacune occupant une largeur de bande de base à peu près égale à la moitié de celle de la composante de luminance Y En effet, les signaux de chrominance peuvent être portés par un câble séparé dans un signal vidéo semblable à celui de la luminance avec les deux composantes de couleur multiplexées, par répartition dans le temps, sous une forme comprimée comme le montre la figure 5 ou 16,66 vs représentent une ligne verticale. Les parties R-Y et B-Y du signal de chrominance 100 b 30 du signal HDTV 100 de la figure 5, occupent chacune la moitié de la durée du signal actif de luminance 100 a, donc les deux signaux de luminance et de chrominance occupent des largeurs de bande de base égales et la description qui précède s'applique aux deux Alternativement, les 35 signaux de luminance et de chrominance pourraient être multiplexés ensemble par répartition dans le temps sur un seul câble, soit par multiplexage analogique avec compression dans le temps (TCAM) ou, dans le domaine numérique, par R-Y, Y, B-Y en séquencef,élément par élément dans un courant de bits de 108 mega échantillons/ seconde Dans le cas de TCAM, la largeur de bande de base sera de 44 M Hz mais les autres paramètres du tableau s'appliqueront à Y démultiplexé ou à R, G et B après démultiplexage etmatriçage La description qui suit continuera en supposant que la luminance et la chrominance sont traitées séparément. Le signal HDTV peut être visualisé directement sur un moniteur de R, G, B configuré pour avoir des fréquences de déviation de 600 hertz à la fréquence de trame horizontale et de 60 kilohertz à la fréquence de lignes verticales. Même si chaque trame ne contient que 100 lignes, il ne doit pas y avoir de visibilité d'une seule trame du fait de la persistance de l'oeil (et du luminophore) Comme le temps de réponse de l'oeil est de l'ordre de 15milli20 secondes, 10-12 trames successives seront vues comme une seule et 1000-1200 des 1500 lignes seront visibles simultanément presque à la même luminosité Ainsi il n'y aura pas de scintillement sur une grande surface Un certain scintillement entre lignesà 40 Hz peut être visible car chaque ligne n'estrafraichie qu'au bout de 25 millisecondes. Des objets en mouvement seront flous, brouillés ou éventuellement interrompus au bord mais le mouvement devrait sembler presque continu du fait de la très haute fréquence temporelle. La figure 6 montre, sous forme de schéma bloc, les étages de production et de visualisation d'un système HDTV selon un aspect de l'invention Une caméra HDTV 71 à large rapport d'aspect est capable de produire des signaux vidéo R, G, B de forte résolution, au moyen d'un balayage de lignes verticales des éléments capteurs d'image dans la caméra Pour produire les signaux de synchronisation de ligne, de trame et d'image de la caméra, un signal d'horloge 78 à 54 megahertz est divisé dans un diviseur 79 pour produire le signal de synchronisation de balayage de lignes verticales Sv ayant une fréquence de récurrence de f V = 60 kilohertz Le signal à la sortie du diviseur 79 est encore divisé dans un diviseur pour produire un signal de synchronisation de trames horizontales SH ayant une fréquence de récurrence de f H = 600 hertz Le signal à la sortie du diviseur 80 est encore divisé dans un diviseur 10 81 pour produire un signal de synchronisation d'images SF ayant une fréquence de récurrence de f F = 40 hertz. Les signaux de synchronisation des lignes verticales, de trames horizontales et d'images SV, SH, SF sont appliqués à la caméra HDTV 71 pour permettre à la camera 15 d'explorer une trame à la façon qui vient d'être décrite et qui est illustrée sur la figure 3, ou le balayage des lignes est en direction verticale et le balayage des trames est en direction horizontale Le signal de synchronisation d'images SF est utilisé par les circuits 20 générateurs de signaux de synchronisation dans la camera 71 en combinaison avec les signaux de synchronisation des lignes et des trames Svet SH pour produire la séquence appropriée d'entrelacement qui est illustrée sur la figure 4. Les signaux R, G, B de forte définition développés par la caméra 71 sont appliqués à une matrice 72 pour produire un signal de luminance Y et des signaux de chrominance R-Y, B-Y sur des lignes séparées de signaux Les signaux de chrominance R-Y, B-Y sont comprimés, dans le temps, par un facteur de temps de deux dans des étages de compression 30 73 et 74 et sont multiplexés sur une seule ligne de signaux par un multiplexeur 75 Le signal de chrominance à la sortie du multiplexeur 75 et le signal de luminance à la sortie de la matrice 72 sont appliqués à un moyen d'insertion 99 de la synchronisation pour l'addition des portions du signal de synchronisation, aux signaux respectifs de chrominance et de luminance Le signal HDTV 100 illustré sur la figure 5 est produit à la sortie du moyen d'insertion 99 de la synchronisation, le signal de luminance 100 a étant développé sur la ligne de signaux 97 et le signal séparé de chrominance 100 b étant développé sur la ligne 98. Le signal HDTV 100 est appliqué à l'enregistreur sur bande vidéo HDTV 76 pour produire une bande de production 77 de la matière prise par la caméra 71. Pour surveiller la production de télévision telle 10 qu'elle est prise, les signaux R, G, B développés par la caméra 71, après avoir été amortis par un circuit non représenté sur la figure 6, sont appliqués à un moniteur de télévision de haute définition 82, pouvant recevoir les entrées vidéo directes Le moniteur 82, en plus d'avoir une forte capacité de résolution, est conçu avec un circuit de déviation qui produit un balayage des lignes en direction verticale et un balayage des trames en direction horizontale. Pour synchroniser la fréquence de tramessur le moniteur 82, les signaux de synchronisation de lignes, de trames et 20 d'images SV, SH et SE sont appliqués au circuit de synchronisation du moniteur 82. La figure 7 illustre un ensemble de post-production ou organigramme de traitement de post-production de la matière de programme produite au moyen du système HDTV 70 de la figure 6 La bande de production 77 produite par le système 70 de la figure 6 est reproduite par un enregistreur sur bande vidéo HDTV 84 de la figure 7 pour régénérer le signal HDTV 100 Le contenu de l'information du signal HDTV 100 est modifié dans un étage de traitement 30 de post-production 85 pour produire le sous-titrage et la graphique, des effets spéciaux tel qu'un mouvement lent et un écran divisé et autres fonctions de montage de nature identique. Le signal HDTV 100 ' avec son contenu modifié dé 35 l'information, produit dans l'étage de traitement de post-production 85,est appliqué à un enregistreur sur bande video HDTV 86 pour produire une bande mère 87 utilisée pour la distribution et les archives. Le contenu du programme du signal HDTV 100 ' peut également être stocké dans divers supports d'enregistrement comme une bande vidéo et un film de 35 millimètres à des formats définis par d'autres standards de production Par exemple, la matière du programme du signal HDTV 100 ' peut être stockée dans une bande numérique 92 au format vidéo de 525/60 ou bien on peut la stocker dans une bande 10 numérique 93 à un format vidéo CCIR de 625/50,ou bien on peut la stocker sur un film 94 de 35 millimètres selon l'un des divers formatsétablis qui ont par exemple une fréquence de prise de 24 images de film par seconde. Pour accomplir le changement des formats du format 15 du signal HDTV 100 ' illustré sur le tableau à chacun des autres formats utilisés par les supports d'enregistrement 92-94, le signal HDTV 100 ' est appliqué à des convertisseurs respectifs de signaux standards 200, 300, 400 selon l'invention Le convertisseur de signaux standards 200 20 change le signal HDTV 100 ' en un signal vidéo V 2 ayant un format composant numérique standard de 525/60 Le signal vidéo V 2 est alors enregistré sur la bande numérique 92 par un enregistreur sur bande vidéo 88 Le convertisseur de signaux standards 300 change le signal HDTV 100 ' en un signal vidéo V 3 ayant un format composant numérique standard de 625/50 Le signal vidéo V 3 est alors enregistré sur la bande numérique 93 par l'enregistreur sur bande vidéo 89. Le convertisseur de signaux standards 400 change le signal HDTV 100 ' en un signal V 4 pouvant être enregistré sur le 30 film 94 par un enregistreur de film 90. Etant donné les paramètres choisis pour le signal HDTV 100 ' selon l'invention, la conversion à d'autres standards de production est fortement facilitée, ce qui permet une forte simplification de conception des convertisseurs auxstandards 200 à 400 Par exemple, en employant un balayage des lignes verticales à la caméra et en choisissant de manière appropriée les fréquences de balayage des lignes et de trames et les facteurs d'entrelacement, une conversion de la fréquence des images entre les 40 images par seconde du signal HDTV 5 100 ' et la fréquences des images des autres standards devient une simple question d'échantillonnage à la façon appropriée d'une mémoire d'images prévue dans le convertisseur de signaux standards Aucune interpolation temporelle n'est nécessaire car la bonne séquence d'adresse 10 dans la mémoire d'image produit de manière inhérente la fonction d'interpolation dans le temps. Comme exemple du choix approprié des paramètres pour le standard deproduction du signal HDTV 100 produit par l'agencement selon l'invention du système HDTV 70 15 de la figure 6, on considère le tableau des paramètres des signaux de luminance ci-dessus Le balayage est accompli verticalement à une fréquence de 100 lignes par trame, 600 trames par seconde, avec pour résultat une fréquence de balayage vertical des lignes f V = 60 000 20 hertz En choisissant la résolution du signal HDTV pour qu'elle soit en rapport avec une fréquence d'échantillonnage de 54 megahertz, on obtient une capacité d'échantillonnage de forte résolution de 900 échantillons au total par ligne verticale tout en permettant à la fréquence d'échantillonnage 25 d'être un multiple entier de la fréquence d'échantillonnage de production en studio selon le standard mondial de 13,5 megahertz. Il faut également noter que 600 trames par seconde représentent un multiple entier de chacun des nombres 30 24, 25, 30, 40, 60 représentant les fréquences d'image et de trame qui existent et qui sont proposées pour divers standardsde film et de télévision Il faut également noter que la fréquence de balayage vertical de 60 000 hertz, lorsqu'on la divise par les diverses fréquences 35 de trame et d'image des divers standards de film et de télévision, produit un nombre entier; en effet 60 000/60 = 1000, 60 000/59,94 = 1001, 60 000/40 = 1500, 60 000/30 = 2000, 60.000/29,97 = 2 002, 60 000/25 = 2 400, 60 000/24 = 2 500. Les relations entre ces fractions d'entienssont des facteurs importants pour simplifier la construction du circuit de mémorisation des images associé aux Convertisseursde signaux aux standards 200 à 400 de la figure 7. Selon un autre aspect de la l'invention, un convertisseur de signaux standards tel que le convertisseur de signaux de la figure 7, convertit le signal HDTV 100 ', par exemple, en un format de télévision à 525/60 dans le format 10 de studio à composantes numériques au standard mondial En tant que partie de la conversion, la résolution dans l'espace de l'image est réduite pour éviter le chevauchement La conversion est également faite à partir du balayage vertical à horizontal et l'image est taillée à un rapport d'aspect 15 de 4:3. Un filtrage spatial peut être accompli en échantillon ou en interpolant à quatre fois la largeur de bande spatiale souhaitée puis en filtrant à 2:1 le signal à 1/2 la fréquence de Nyquist, puis en choississant un échantillon sur-deux à la sortie La conversion de la fréquence images est simplement effectuée en lisant le signal filtré dans une mémoire d'images à la haute fréquence de trames à entrelacement multiple dans le temps et en lisant la mémoire d'images à un entrelacement de 2:1 à la nouvelle fréquence d'images. 25 La mémoire d'images est chargée verticalement et lue horizontalement pour convertir la direction de balayage. Le procédé sera décrit pour 525/60 bien que le même procédé soit utilisé pour une conversion à 625/50 sauf pour la fréquence de l'horloge d'échantillonnage et le nombre d'échantillons par ligne verticale La période régénérée de synchronisation est éqalement légèrement différente pour les deux standards. Pour en finir avec la grille d'image active standard à 13,5 megahertz de 484 x 720 éléments, il est pratique, 35 d'abord, de convertir ou d'interpoler les 1398 éléments actifs de la grille d'image active HDTV en direction horizontale à 1998, lequel chiffre est en rapport avec 720 par un facteur de 2 et le facteur de correction pour convertir le rapport d'aspect de 1,85:1 à 4:3 (c'est-a-dire 1998 J 1,85 x 4/3 = 1440 = 2 x 720). En direction verticale, le signal analogique HDTV est filtré dans un filtre passe-bas pour convertir les 756 éléments actifs d'image en 484. La figure 8 illustre un mode de réalisation spécifique de la section 200 L de traitement de signaux de luminance 10 du convertisseur de signaux 200 Une séection de désignation semblable, non illustrée, traite le signal de chrominance du signal HDTV 100 ' Dans le convertisseur , le signal HDTV de luminance ayant une largeur de bande de 22 megahertz, est préfiltré dans un filtre 220 pour brouiller la rupture de bordure qui apparaitrait autrement sur une image individuelle provoquée par l'effet de l'entrelacement multiple sur un bord mobile de l'image. Le signal à la sortie du filtre 220 est filtré à 14,1 megahertz par un filtre passe-bas 41 pour réduire la 20 résolution verticale par le facteur de 484/756 Le signal filtré est échantillonné et mis sous forme numérique dans un convertisseur analogique-numérique 41 qui est déchenché par une horloge CK 2 par exemple, à 34,56 megahertz L'horloge CK 2 et toutes les autres horloges 25 du convertisseur de signaux 200 comme CK 1, CK 3 et CK 4 sont développées par un générateur de signaux d'horloge du système 54 qui est synchronisé par le signal video '. Les signaux de synchronisation fv' FH et f F sont 30 dérivés par un détecteur de synchronisation 43 Les signaux de synchronisation f V et f H sont appliqués aux compteurs vertical et horizontal 44 et 45 respectivement, pour commander les portes 46 et 47 qui laisseront passer 484 échantillons de chaque ligne active 35 et les 1398 lignes actives de chaque image Les 484 échantillons actifs sont introduits et subséquemment comprimés dans le temps par une paire de mémoires tampons FIFO (premier entré, premier sortie) 52 a et 52 b, fonctionnant en tant que mémoires des lignes verticales. Les échantillons sont déclenchés et extraits à une fréquence supérieure pour permettre d'introduire à peu prés quatre lignes verticales du signal HDTV traité ' à lire verticalement dans une mémoire d'images 50 à peu près pendant le même temps que celui pendant lequel une ligne horizontale du signal NTSC à 525/60 est extraite o 10 de la mémoire d'images La mémoire 50 est chargée verticalement par un générateur d'adresse 48 fonctionnant selon l'algorithme N 1 + 4 (n-1)l modulo 15 (en utilisant les signaux de synchronisation fv f H' f F) pour placer des lignes verticales adjacentes de la trame HDTV en des positions adjacentes ou adresses adjacentes dans la mémoire d'image. Chaque ligne horizontale qui est extraite de la mémoire d'images 50 est subséquemment dilatée, dans le temps, dans deux mémoires tampons FIFO 52 c et 52 d, fonctionnant en tant 20 que mémoiresde lignes horizontales Les échantillons sont déclenchés et extraits à une fréquence en mesure avec le balayage entrelacé de la sortie souhaitée à 525/60 Il faut noter que la mémoire d'image 50 contient la totalité de la résolution horizontale et du rapport d'aspect du système HDTV mais ne doit mémoriser que 484 échantillons en dimension verticale du fait de la résolution verticale réduite à ce point dans le traitement du signal Les 1398 échantillons de chaque ligne de sortie active sont extraits et appliqués à un des échantillonneurs d'interpola30 tion 49 pour obtenir les 1998 échantillons actifs en direction horizontale L'interpolateur 49 peut être conçu comme un interpolateur multipoint conventionnel ou peut être conçu comme celui décrit dans la demande de brevet US N 484 527 déposée le 13 Avril 1983 par K H Powers, 35 et intitulée FOUR-SAMPLE SAMPLE-RATE CONVERTER. Une unité de temporisation 53 produit les signaux d'horloge d'écriture W 1 et W 2 et les signaux d'horloge de lecture R 1 et R 2 qui sont appliqués aux bornes d'écriture CW 1 et CW 2 et aux bornes de lecture CR 1 et CR 2 des mémoires de lignes 52 a-52 d L'unité de temporisation 53 produit également les signaux de commande de mode A 1 et A 2 aui sont appliqués aux bornes R/W desmémoiresde lignespour commuter le mode de fonctionnement de chaque mémoire entre les modes de lecture et d'écriture L'unité 10 de temporisation 53 produit des signaux de commutation le long d'une ligne 55 qui produit l'opération nécessaire synchronisée des commutateurs 51 a à 51 d qui valide quatre lignes verticales des échantillons actifs qui passent par la porte de ligne 47 pour introduction dans 15 la mémoire d'images 50 à peu près dans le même temps que celui pendant leauel une ligne horizontale produitepar la mémoire d'images 50 est appliquée à l'interpolateur 49. Les échantillons interpolés développés par l'interpolateur 49 sont appliqués à un filtre passe-bas numérique 57 qui filtre les échantillons à la moitié de la fréquence de Nyquist Le filtre passe-bas 57 comprend des éléments retardateurs d'échantillons D 1-D 6, des additionneurs 61-63, des multiplacateurs 64-66 et un soustracteur 67 Le filtre passe-bas numérique a une caractéristique de réponse qui est complémentaire de la réponse du filtre passe-haut que l'on peut voir sur la figure 10 et que l'on décrira ci-après. La sortie du filtre passe-bas 57 contient des lignes horizontales ayant 1998 échantillons actifs mais sa largeur de bande est réduite à l'équivalent d'une résolution de 999 éléments d'image Des échantillons alternés à la sortie du filtre 57 sont retirés dans une porte d'échantillons alternés 58 Une porte 59 taille le rapport d'aspect à 4:3 ou choisit les 720 échantillons centraux parmi les 999 pour convertir le rapport d'aspect de 1,85 à 1,33 pour produire 35 720 échantillons à la sortie 525/60 Un étage d'insertion ajoute 138 échantillons d'effacement horizontal et les parties du signal de synchronisation verticalêde 20 à 21 lignes par trame IL faut noter que les fréquences d'horloge CK 2 à CK 4 ont été choisies pour produire un nombre entier de cycles d'horloge pendant une période d'une ligne verticale du signal HDTV 100 ' ou pendant une période d'une ligne horizontale du signal numérique de télévision à 525/60. La sortie de l'étage d'insertion de la synchronisation est la composante du signal de luminance d'un signal 10 vidéo numérique avec des échantillons déclenchés à la fréquence standard mondiale de 13,5 megahertz Le signal de chrominance sépar(éedu signal HDTV 100 ', produit sous le format comprimé dans le temps et multiplexé illustré sur la figure 5, est traité dans la section de chrominance 15 du convertisseur de signaux standards 200 de la figure 7. La section de chrominance, non illustrée, est identique, par sa conception, à la section de luminance 200 L de la figure 8. La sortie du convertisseur 200 est enregistrée sur 20 un VTR numérique pour communication au standard 4:2:2, deux canaux ou chaînes, format 525/60 multiplexé dans le temps. La figure 9 montre un mode de réalisation spécifique du filtre 200 de la figure 8 pour produire un filtrage 25 temporel pour brouiller les ruptures de bordure pouvant autrement apparaître sur une image individuelle Le signal HDTV 100 ' est converti en une forme numérique dans un convertisseur analogique-numérique 21 qui opère à une fréquence d'échantillonnage de 54 megahertz Les échantillons 30 sont mémorisés dans une mémoire ayant une capacité un peu plus grande qu'une pleine image La mémoire est organisée sous la forme de retardateursde trame 22-26 en cascade. Le signal au point A est retardé exactement d'une image complète ( 15 trames) par rapport à l'entrée Le signal au point B ou B' est avancé ou retardé respectivement de 4 trames par rapport à celui au point A Dans l'entrelacement sauté en modulo avecp = 4, le signal à quatre trames, avancé ou retardé, correspond à l'élément d'image à trois lignes vers la droite ou vers la gauche respectivement par rapport à l'élément d'image au point A De même, le signal à C ou à C' est à 7 trames, en avance ou en retard, du point A et correspond aux éléments d'image sur la ligne immédiatement adjacente, à la gauche ou à la droite respectivement, du point A. Avec les additionneurs appropriés 27-29, les multiplicateurs 3032 et le soustracteur 33 couplésaux points A, B, B',C, C' de signaux, le filtre numérique 220 de la figure 9 constitue un filtre passe-haut dans le domaine des fréquences spatiales horizontales ayant la caractéristique de réponse montrée sur la figure 10 C'est 15 un filtre numérique passe- haut conventionnel laissant passer des fréquences au-delà de la demi- fréquence de Nyquist ou au-delà dul/4 de la fréquence de lignes en direction horizontale. La sortie du filtre numérique passe-haut=est convertie 20 en une forme analogique dans un convertisseur numériqueanalogique 34 et passe par un filtre passe-haut analogique ayant la réponse montrée sur la figure 11 Ce dernier filtre retire les fréquences spatiales basses (verticales) dans l'image à trame double retardée Apres application d'un 25 facteur multiplicateur approprié K, dans un multiplicateur 36, une partie des fréquences spatiales hautes de l'image de la trame double précédente est ajoutée à l'image dans la trame double courantedans un additionneur 37 La sortie de l'additionneur 37 est le signal HDTV filtré 100 F. 30 Du fait de la séparation dans le temps des lignes adjacentes en C et C par rapport au point A, le filtrage de la fréquence spatiale a également une composante de filtrage temporel Les basses fréquences spatiales sont retirées pour éviter de créer des images doubles sur les objets en mouvement Le filtrage temporel de la figure 9 a pour résultat de brouiller les bords d'objet mobilesqui ont tendance à être interrompus par l'entrelacement modulo. Le filtrage spatio-temporel n'aura pas d'effet sur des parties stationnaires de l'image et la résolution spatiale 5 n'est pas génée sauf dans les régions de mouvement à haute fréquence. La figure 9 montre également les aspects des temps du traitement de signaux dans le filtre 220 Par rapport à un point arbitraire de départ (t = 0), le point d'échantillon à t = 20 se présente pendant l'intervalle d'effacement de la trame horizontale du signal HDTV et représente le point, dans le temps, ou 2500 lignes ou 25 trames de 100 lignes chacune ont été explorées dans la caméra ( 1/30 seconde après t =:0). Il faut noter qu'à l'instant t = 20, la partie de mémoire d'images de la mémoire du filtre 220, retardateurs de trame 23-26 qui contient une pleine image d'entrée de 1500 lignes, représentant la formation la plus récente de 15 trames. En utilisant le filtre 220 de la figure 9 en tant que 20 préfiltre temporel sur la figure 8 avant conversion du signal HDTV au format de 525/60, on évite la perte ou autrement le rejet des dix premières trames stockées dans le retardateur 22 de la figure 9. La figure 12 montre un mode de réalisation spécifique 25 de la section de traitement de luminance 300 L d'un convertisseur 300 de sianaux standards CCIR 625/50 de la figure 7 La section de traitement de chrominance, non représentée, est semblable, par sa conception, à la section de traitement de luminance 300 L Le convertisseur 300 est semblable au 30 convertisseur 200 de la figure 9 à l'exception de la synchronisation dans le temps et de certaines fréquences d'horloge Par conséquent, la plupart des articles des figures 8 et 12 sont identifiés de manière identique en ce qui concerne la fonction ou le paramètre Comme exemple 35 de différence entre les deux figures, on peut noter ce qui suit sur la figure 12: 575 éléments d'image verticale active sont stockés dans les mémoires de lignes 52 a et 52 b et dans la mémoire d'images 50, le filtre passe-base 41 coupe à 16,7 megahertz, la fréquence d'horloge CK 2 pour le convertisseur analogique-numérique 42-est de 41,10 megahertz, la capacité de la mémoire d'images 50 est de 575 x 1398 échantillons et le nombre d'échantillons inséré par le moyen d'insertion de la synchronisation 60 pendant l'effacement des lignes horizontales est de 144 La fréquence d'images à la fréquence d'échantillonnage standard en studio de 10 13,5 megahertz est de 25 par seconde pour 625/50 en comparaison à 29,97 pour 525/60. Le filtre passe-haut numérique 330 de la figure 13 utilisé comme préfiltre temporel sur la figure 12 est identique, par sa conception, au filtre 220 de la figure 9 Les 15 parties de schéma des temps des figures 9 et 13 sont semblables à l'exception que le point d'échantillon sur la figure 13 se produit au temps t = 24 au lieu du temps t = 20 sur la figure 9. La figure 14 montre un mode de réalisation spécifique 20 du convertisseur de signaux 400 au standard de film de la figure 7 Comme exemple, l'enregistreur de film 90 de la figure 7 est supposé être attaqué par un signal vidéo numérique V 4 du convertisseur 400 avec exploration progressive (non entrelace) en direction horizontale avec 750 lignes par image à une fréquence d'images de 24 par seconde La fréquence des lignes du signal vidéo V 4 est ainsi de 18 kilohertz. A une fréquence d'échantillons de 27 megahertz, le signal vidéo produit 1500 échantillons par ligne et une largeur de bande horizontale de 11 megahertz Un tel système de 30 balayage peut produire une grille 'image active de 681 x 1260 éléments d'image supportant un rapport d'aspect de 1, 85 avec une résolution horizontale et verticale égale en cycles par hauteur d'image Bien qu'il soit possible d'enregistrer un film avec un balayage vertical comme dans 35 le signal HDTV 100 ', la fréquence d'images devra être convertiede 40 à 24 images par seconde: un convertisseur semblable, par sa conception, au convertisseurs 220 et 300 peut être utilisé en tant que convertisseur du signal au standard de filmr:produisant aussi bien des conversions de balayage vertical à horizontal La plupart des enregis5 treurs existants de film sont conçus pour un balayage horizontal. Comme le montre la figure 14, la mémoire d'images à accès aléatoire 50 contient 681 x 1398 échantillons et a la même résolution horizontale que le signal HDTV 10 100 ' bien que la résolution verticale ait été réduite par le facteur der 681/756 dans le filtre passe-bas 41 à une largeur de bande vidéo de 19,8 megahertz L'interpolateur 49, dans ce cas, reconvertit les 1398 échantillons de la mémoire 50 à 2520 (deux fois les 1260 échantillons 15 actifs horizontaux du standard de balayage de film) Ces opérations nécessitent des fréquences CK 3 et CKA de 22,85 et 41,19 megahertz, respectivement L'horloge CK 2 pour le convertisseur analogique-numérique 42 est à 48,66 megahertz et l'horloge CK 1 pour le signal au standard 20 de film à la sortie du moyen d'insertion de la synchronisation 60 est à 27 megahertz. Le filtre passe-haut numérique 440 de la figure 15 utilisé en tant que préfiltre temporel sur la figure 14 est identique, par sa conception, au filtre 220 de la figure 9 Les parties de schéma des temps des figures 9 et 15 sont semblables à l'exception que le point d'échantillon sur la figure 15 se produit au temps t = 25 au lieu du temps t = 20 sur la figure 9. R E V E N D I C A T I O N S 1 Système de télévision de haute définition pour produire un signal vidéo approprié à une conversion en un premier format de télévision ayant N 1 lignes de trame par image et une fréquence d'images de F 1 5 imagespar seconde, un second format de télévision ayant N 2 lignes de trame par image et une fréquence d'images de F 2 images par seconde et en un troisième format pour film, ayant une fréquence des images de film de F 3 images par seconde, oh N 1, N 2, F 1, F 2, F 3 sont 10 des nombres positifs, caractérisé par un dispositif pour produire un signal vidéo représentant une trame, les lignes vidéo dudit signal représentant les lignes de trame étant orientées perpendiculairement à l'orientation des lignes de trame dans lesdits premier 15 ou second formats de télévision et un circuit pour développer des signaux de synchronisation pour une utilisation par le dispositif pour produire les lignes vidéo à une fréquence des lignes vidéo qui donne un nombre entier des lignes vidéo pendant une image de chacun des premier et second formats de télévision et du troisième format de film et pour arranger les lignes vidéo en tramesayant une fréquence de tramesqui est le plus petit commun multiple des fréquences d'images F 1, F 2, et F 3. 2 Système de télévision selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour F 1 = 50,F 2 = 60 et F 3 = 24, ladite fréquence de tramesest de 600 trames par seconde. 3 Système de télévision selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que pour 30 F 1 = 50, F 2 = 60 et F 3 = 24, la fréquence des lignes vidéo est de 60 000 lignes par seconde. 4 Système de télévision selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les lignes vidéo sont produites par le dispositif à une fréquence d'images supérieure à F 1, F 2 et F 3 mais s'y rapportant par des rapports simples. Système de télévision selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce quepour Fi= 50 F 2 = 60 et F 3 = 24, la fréquence d'images est de 40 images par seconde. 6 Système de télévision selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'en considérant les lignes vidéo produites par ledit dispositif précité comme étant divisées en un certain nombre de segments, chacun contenant N 3 lignes, lesdites lignes sont explorées 15 en succession à raison d'une à partir de chaque segment dans chaque trame successive avec les positions des lignes explorées en succession dans leur segment respectif variant progressivement en un motif en modulo défini par L 1 +(n-1)p J modulo N 3 ou N est le nombre de trames et p est un nombre 20 entier n'ayant pas de sous-multiple commun avec N 3. 7 Système de télévision selon la revendication 6 caractérisé en ce que N 3 = 15 et p = 4. 8 Système de télévision à haute définition ayant un dispositif pour produire un signal vidéo représentant une trame caractérisé en ce que ses paramètres sont les suivants: gris échantillons image active: 736 x 1398, rapport d'aspect: 1,85, direction balayage des lignes: verticale, nombre total d'échantillons/ligne:900, nombre total de lignes/image:1500, nombre de lignes/trame 100, facteur 30 d'entrelacement: 15: 1, séquence d'entrelacement: C 1 + 4 (n-19 modulo 15, fréquence imag E, f F = 40, fréquence lign; fv = 000, fréquence trame f H = 600, fréquence d'échantillonnage, 54 megahertz, largeur de bande analogique: 22,0 megahertz 9 Système de télévision selon l'une quelconque 35 des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend égalementpour convertir le signal vidéo de haute définition à au moins l'un des autres formats, un convertisseur ( 200 L) comprenant un moyen ( 52 a, 52 b, 53, 48) pour stocker ligne par ligne dans une direction dans une mémoire organisée orthogonalement ( 50), une image d'échantillons dudit signal video, un moyen ( 53, 48, 52 c 52 d) pour extraire les échantillons stockés, ligne par ligne, dans une autre direction orthogonale à une fréquence d'imaaes appropriée audit format, et un moyen ( 49, 57, 58, 59) pour dériver, des échantillons lus, des trames successives d'échantillons représentant une grille d'image active souhaitée pour ledit format.