Brevet FR2548853A1 — publié le 19850111

CHAINE DE DIFFUSION DE SIGNAUX DE TELEVISION EN COULEURS La présente invention concerne une chaîne de diffusion de signaux de télévision en couleurs de type SECAM, PAL ou NTSC, comprenant un système d d'émission de ces signaux, un canal pour leur transmission, et un système de réception des signaux ainsi transmis. En télévision, le signal composite vidéofréquence vehicule simultanément les deux informations de luminance et de chromi- nance, dont les spectres ont une bande de fréquence commune. I1 est très difficile de séparer parfaitement, à la réception, ces deux informations et il arrive qu'une partie de la composante de luminance soit interprétée comme information de chrominance, ce qui se traduit sur l'écran du téléviseur par l'apparition d'une couleur parasite. Pour réduire ce phenomene dit de diaphotie entre les com- posantes de luminance et de chrominance, on peut substituer- sa la séparation elassique utilisez actuellement dans les téléviseurs (qui agit sur la composante horizontale des fréquences spatiales de l'image) une séparation par filtrage en peigne qui, elle, affecte la composante verticale de ees fréquences. Plus précisément, le principe de la séparation par filtrage en peigne repose sur deux propriétés des signaux de télévi- sion (a) la redondance de l'information d'image : deux signaux vidéofréquence correspondant à des lignes spatialement voisines sur l'image de télévision contiennent quasiment les mêmes informations, et notamment la meme luminance (b) la compatibilite des récepteurs de télévision pour la ré- ception d'émissions en couleurs et en noir-et-blanc : cette compatibilité ne peut exister actuellement que grâce à des inversions periodiques de phase de la sous-porteuse chromlnance, ces changements étant fixes, dans le cas du SECAM, par la sequence ternaire 00 n qui fixe à chaque début de ligne la valeur de la phase de référence du modulateur de fréquence et la séquence binaire O n qui inverse cette phase d'une trame à l'autre et, dans le cas du PAL et du NTSC, par la relation existant entre la fréquence ligne FL et la fréquence de la sous-porteuse FSc, à savoir FSC = (284 - 0,25) FL + 25 hertz pour le PAL et FSC = FL x 455/2 pour le NTSC. Il est possible, de ce fait, de trouver des lignes vidéofréquence correspondant à des lignes d'écran spatialement voisines qui portent des informations de chrominance d'égale amplitude mais de signes opposés. Lorsque le contenu de deux lignes vidéofréquence possède ces deux propriétés, la séparation luminance-chrominance est obtenue par addition des deux lignes, ce qui fournit le double de l'amplitude de la composante de luminance, et par leur soustraction, ce qui fournit le double de l'amplitude de l'amplitude de la composante de chrominance ; la figure 1 montre le circuit réalisant ces opérations et qui comprend un additionneur 10 et un soustracteur 20 recevant sur une première entrée le signal de la ligne de télévision de rang m présent sur la borne d'entrée 30 et sur une deuxième entrée le signal de la ligne de rang m-n qui avait ete retardé dans la ligne 40 à retard t égal à n fois la période ligne, la luminance et la hrominance étant disponibles sur les bornes 50 et 60 respectivement. On notera au passage que c'est l'association de la ligne à retard 40 et diun des sommateurs 10 et 20 qui constitue un filtre en peigne. Dans un récepteur de télévision, la séparation luminance-chrominance est donc obtenue à l'aide de deux filtres en peigne utilisant le meme élément de retard et délivrant les informations de luminance et de chrominance respectivement. Dans les sys tèmes SECAM et PAL, il est avantageux de choisir pour ces deux filtres en peigne un retard égal à 312 fois la période ligne.En effet, au signal composite vidéofréquence alors présent aux deux extrémités de l'élément de retard correspondent des lignes adjacentes sur l'écran (ce qui assure une probabilité maximale que les signaux des deux li.gnes de télévision concernées soient fortement corrélés), des signaux de différence couleur de meme nature (R-Y ou R-B pour le SECAM, R-Y et B-Y pour le PAL), et des signaux de différence couleur de signes opposés. Cette dernière constatation sur les signes s'explique en SECAM par le fait que les phases de référence du modulateur de fréquence qui corespondent à deux lignes d'image adjacentes distantes temporellement de 312 lignes sont inversées (voir le tableau 1 de la page suivante qui, pour les trames successives en abscisses et les lignes successives de l'écran en ordonnées, indique d'une part les signaux de différence couleur correspondants et d'autre part les changements de phase de la chrominance), et quz, par suite, Si les deux signaux de différence couleur sont identiques pour ces deux lignes, les signaux modulés en fréquence ont la même amplitude mais des signes opposés.En PAL, le fait que la fréquence de la sous-porteuse soit un multiple de la fréquence ligne auquel est ajouté 25 hertz conduit à une rotation de phase de # (à 0,16 % près) entre les deux extrémités de 1 élément de retard, ce qui est équivalent à une inversion du signe de l'information de chromi nance.En NTSC, le retard de la ligne à retard doit être égal à 263 fois la période ligne, mais bien qu'une telle valeur soit différente de celle utilisée en SECAM et en PAL, les trois conditions précisées dans 9e paragraphe précédent et relatives au voisinage des lignes ct à la nature et au signe des signaux de différence couleur restent vérifiées, car la fréquence de la sous-porteuse est alors égale à un nombre impair de fois la demi-fréquence ligne. Ces rappels sur le prineipe de la séparation par filtrage en peigne étant effectués, le but de la présente invention est de proposer une chaîne de diffusion de signaux de télévision dans laquelle le dispositif de codage du système d'émission permette une réduction du signal de diaphotie apparaissant sur la sortie "chrorninance" des filtres en peigne de séparation. L'invention concerne à cet effet une chaîne de diffusion de signaux de télévision telle que définie dans le préambule et caractérisée en ce qu'elle comprend dans le système d'émission un dispositif de codage comprenant lui-même, dans la voie luminance TABLEAU I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 n R-Y 0 B-Y 0 R-Y # B-Y 0 R-Y 0 B-Y # R-Y 0 n + 1 B-Y # R-Y 0 B-Y # R-Y # B-Y 0 R-Y # n + 2 B-Y 0 R-Y # B-Y 0 R-Y 0 B-Y # R-Y 0 B-Y 0 n + 3 R-Y 0 B-Y # R-Y # B-Y 0 R-Y # B-Y # n + 4 R-Y # B-Y 0 R-Y 0 B-Y # R-Y 0 B-Y 0 R-Y # n + 5 B-Y # R-Y # B-Y 0 R-Y # B-Y # R-Y 0 n + 6 B-Y 0 R-Y 0 B-Y # R-Y 0 B-Y 0 R-Y # B-Y 0 n + 7 R-Y # B-Y 0 R-Y # B-Y # R-Y 0 B-Y # n + 8 R-Y 0 B-Y # R-Y 0 B-Y 0 R-Y # B-Y 0 R-Y 0 n + 9 B-Y 0 R-Y # B-Y # R-Y 0 B-Y # R-Y # n + 10 B-Y # R-Y 0 B-Y 0 R-Y # B-Y 0 R-Y 0 B-Y # n + 11 R-Y # B-Y # R-Y 0 B-Y # R-Y # B-Y 0 n + 12 R-Y 0 B-Y 0 R-Y # B-Y 0 R-Y 0 B-Y # R-Y 0 (a) un premier filtre constitué d'un premier additionneur et d'une première ligne à retard, le retard apporté par celle-ci étant égal à 312 fois la période ligne pour le SECAM et le PAL ou 263 fois la période ligne pour le NTSC (b) au moins deux filtres BF et HF complémentaires dits deuxième et troisième, prévus pour restreindre l'action du premier filtre à la bande de fréquence allouée à la composante de chrpminance. Un perfectionnement est apporté à dette structure pro posée si la chaise comporte en outre dans le système de réception un dispositif de décodage comprenant lul-meme (a) un quatrième filtre délivrant l'information de luminance nécessaire a la recomposition des composantes de couleur rouge, verte et bleue (b) un cinquième filtre constitué d'un soustracteur et d'une deuxième ligne à retard, le retard apporté par celle-ci étant identique à celui de la première ligne à retard, et ce cinquième filtre délivrant l'information de chrominance applicable au démodulateur du système de réception (c) au moins deux filtres BF et HF complémentaires, dits sixième et septième, prévus pour restreindre l'action des quatrième et cinquième filtres à la bande de fréquence allouée à la compo- sante de chrominance. Une structure encore améliorée de l'invention est obtenue si, dans ladite chaîne, le dispositif de codage comprend, sur la voie haute fréquence de la composante de luminance, un huitième filtre constitué d'un deuxième additionneur et d'une troisieEe ligne à retard et placé en série avec le premier filtre et le deu xième filtre, dans un ordre quelconque, le retard apporté par cette troisième ligne à retard étant égal à la période ligne. Les particularités et avantages de l'invention apparal- tront maintenant de façon plus précise dns la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels - la figure 1 montre un circuit de séparation de type connu, associant deux filtres en peigne 80 et 90 - les figures 2a et 2b montrent respectivement l'amplitude du signal de diaphotie en sortie du soustracteur du filtre 90 et celle du signal utile de luminance en sortie de l'additionneur du filtre 80, dans les deux cas en fonction de la composante verticale FV normalisée de la fréquence spatiale de luminance (plus précisément, lesdites amplitudes représentent l'évolution du module des fonctions de transfert des filtres correspondants) ;; - la figure 3a montre la mise en place, dans le dispositif de codage à l'émission, d'un filtre en peigne 100 identique au filtre 80 utilisé à la réception pour obtenir la luminance ét destiné à réduire le taux de diaphotie luminance-chrominance, et les figures 3b et 3c montrent respectivement la transformation des courbes des figures 2a et 2b obtenue en présence de ce filtre sup plémentaire 100 - la figure a montre un nouveau filtre supplémentaire 200, placé en série avec celui de la figure 3a, et la nouvelle courbe correspondante de l'amplitude du signal de diaphotie est donnée sur la figure 4b - la figure Sa représente ces deux filtres supplémentaires 100 et 200 en série, et la figure 5b la courbe du signal de luminance à l'émission, en sortie de ces deux filtres - les figures 6a et 6b montrent à la réception la transformation des courbes 2a et 2b après addition de ces filtres con formément à l'invention - la figure 7 montre l'allure du gabarit du filtre 400 définissant la bande HF de filtrage - la figure 8 montre l'ensemble des filtres de réduction de diaphotie prévus à l'émission et à la réception. Avant de décrire plus en détail le circuit selon l'invention, on rappellera en référence à la figure 1 qu'en télévision la hauteur de l'écran du récepteur et le nombre utile de lignes de balayage limitent la valeur de la composante verticale F des fréquences spatiales pouvant être restituées à la valeur Fv , max et que, lorsque les composantes de luminance des deux signaux vidéofréquence présents aux deux extrémités de la ligne à retard du circuit de séparation ne sont pas suffisamment corrélées. un signal de diaphotie apparaît sur la sortie chrominance, c'est-à-dire en sorti.e du soustracteur 20. Comme le montre la figure 2a, l'ampli- tude de ce signal de diaphotie est irày.imale quand la composante verticale de la fréquence spatiale de luminance afférente au signal vidéofréquence est égale à Fv , circonstance pour laquelle, max sur la voie de luminance, l'ampîitude en sortie de l'additionneur 10 est nulle (ce qui apparaît sur la figure 2b).Une telle situation est obtenue lorsqu'on n'utilise des filtres en peigne qu'à la réception, selon le schéma de la figure I (avec éventuellement des diviseurs par deux avant les entrées de l'additionneur 10 et du soustracteur 20 pour obtenir directement en sortie de ces deux opérateurs les valeurs des signaux de luminance et de chrominance et non les valeurs doubles, ces diviseurs pouvant etre réalisés en analogique sous la forme d'atténuateurs passifs ou en numérique par un simple décalage de bits). Pour supprimer ce cas de diaphotie maximale en sortie du soustracteur 20, on annule la composante fréquentielle verticale de la luminance pour la valeur Fv , puisque, de toute façon, . . .max pour cette meme valeur de ladite composante, le signal ae sortie ce l'additionneur est nul.Cette annulation peut être obtenue par un filtrage en peigne de la luminance à l'émission, au niveau du dispositif de codage, avant addition de la luminance et de la chromi- nance, ce filtrage etant réalise à l'aide du circuit représenté sur la figure 3a et qui comprend, sur la voie de luminance, un additionneur 110 et une ligne à retard 140, dont le retard est égal an PAL et en SECAM à 312 fois la période ligne et, en NTSC, à 263 fois cette période.Le signal de sortie du filtre 100 ainsi constitué est envoyé vers l'additionneur 180 qui reçoit sur son autre entrée le signal de chrominance issu du modulateur de fréquence 170 recevant alternativement les signaux de différence couleur R-Y et B-Y et qu délivre les signaux composites vidéofréquence ensuite envoyés vers l'étage VHF ou UHF du système d'émission de la chaîne. Avec la mise an place de ce filtre, le taux de diaphotie luminance-chrominance en sortie du soustracteur 20 du système de réception est maintenant nul pour la composante fréquentielle Fv mais présente un nouveau maximum, plus réduit que le precbdent, a la valeur FV /2 (voir la courbe correspondante sur la figure 3b, la figure 3c montrant la courbe de l'amplitude du signal utile de luminance en sortie de l'additionneur 10).Pour supprimer ce nouveau maximum et ainsi réduire davantage le taux de diaphotie, on prévoit en série avec le filtre 100 un deuxième filtre 200, représenté sur la figure a et qui comprend lui aussi un additionneur 210 et une ligne à retard 240, de retard égal à la période ligne (64 microsecondes en PAL et en SECAM, et 63,555 microsecondes en NTSC). Comme indiqué sur la figure 4b, ce filtre 200 annule, à l'émission, les signaux de luminance de composante fréquentielle verticale égale à Fv /2. L'association des filtres~~d'emission selon la rigure Sa (chaque filtre étant suivi d'un diviseur par deux comme indiqué plus haut) conduit donc, par combinaison des courbes 3b et 4b, à la courbe 5b donnant l'amplitude du signal de luminance en sortie des deux filtres 100 et 200 en serie, et l'association des filtres d'émission et de réception conduit, à la réception, à observer en sortie du soustracteur 20 une amplitude du signal de diaphotie qui évolue selon la courbe da et en sortie de l'additionneur 10 une amplitude du signal utile de luminance qui évolue selon la courbe 6b.On constate donc que l'introduction, à l'émission, d'un filtre en peigne utilisant un retard égal à la période ligne réduit la diaphotie de 6 dB, au détriment cependant de la résolution verticale de l'image ; la détermination du filtre d'émission résulte alors d'un compromis entre le taux de diaphotie admissible et la définition verticale souhaitable pour la restitution de l'image. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment en référence aux diverses figures, exemple à partir duquel des variantes peuvent être proposées sans pour cela sortir du cadre de cette invention. En particulier, selon le système concerné, la bande de fréquence de fonctionnement des filtres précédents n'est pas la meme ; ces filtrages ne doivent être opérés que dans la bande commune à la luminance et à la chrominance, c'est-à-dire dans la bande allouée à la chrominance, variable selon le standard utilisé et précisée dans le tableau 2 suivant où FA et FB, en mégahertz, sont les fréquences inférieure et supérieure du gabarit du filtre 400 définissant cette bande de filtrage Standard FA FB J I ss SECAM | 3,9 J 4,75 J ss PAL t 3,1 | 5 NTSC 2,3 4,2 Tableau 2 La figure 7 montre l'allure du gabarit de ce filtre, en fonction du module de sa fonction de transfert.La figure 8 présente un schéma récapitulatif de l'ensemble des filtres de réduction de diaphotie prévus à l'émission et à la réception dans la chine décrite, a savoir (a) dans le dispositif de codage du système d'émission, dans la voie luminance, le filtre HF tCt associé en série aux fil- tres 100 et 200 dans cette voie HF, et le filtre BF complémentaire 300, l'additionneur 180 recevant la sortie des parties BF et HF de cette voie luminance et la sortie de la voie chrominance (b) en sortie du canal de transmission 25O, dans le dispositif de décodage du système de réception, de meme le filtre BF 300 et, en parallèle, le filtre HF 400, ce dernier étant suivi d'une part du filtre 80 délivrant l'information de luminance nécessaire à la recomposition des composante de couleur rouge, verte et bleue et d'autre part, en pars le, du filtre 90 délivrant l'information de chrominance applicable au démodulateur du système de réception. Un additionneur 310 regroupe les sorties des filtres 80 et 300 pour la reconstitution de l'information de luminance. REVENDICATIONS 1. Chaîne de diffusion de signaux de télévision en couleurs de type SECAM, PAL ou NTSC comprenant un système d'émission de ces signaux, un canal de transmission et un système de réception des signaux transmis, caractérisée en ce qu'elle comprend dans le système d'émission un dispositif de codage comprenant lui-meme, dans la voie luminance : (a) un premier filtre constitué d'un premier additionneur et d'une première ligne à retard, le retard apporté par celle-ci étant égal à 312 fois la période ligne pour le SECAM et le PAL ou 263 fois la période ligne pour le NTSC (b) au moins deux filtres BF et HF complementaires dits deuxième et troisième prévus pour restreindre l'action du premier filtre à la bande de fréquence allouée à la composante de chrominance. 2. Chaîne de diffusion de signaux de télévision en couleurs selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre dans le système de réception un dispositif de décodage comprenant lui-meme (a) un quatrième filtre délivrant l'information de luminance nécessaire à la recomposition des composantes de couleur rouge, verte et bleue (b) un cinquième filtre constitué d'un soustracteur et d'une deuxième ligne à retard, le retard apporté par celle-ci étant identique à celui de la première ligne à retard, et ce cinquième filtre délivrant l'information de chrominance applicable au démodulateur du système de réception (c) au moins deux filtres BF et HF complémentaires, dits sixième et septième, prévus pour restreindre l'action des quatrième et cinquième filtres à la bande de fréquence allouée à la composante de chrominance. 3. Chaîne de diffusion de signaux de télévision en couleurs selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif de codage comprend, sur la voie haute fréquence de la composante de luminance, un huitième filtre constitué d'un deuxième additionneur et d'une troisième ligne à retard et placé en série avec le premier filtre et le deuxième filtre, dans un ordre quelconque, le retard apporté par cette troisième ligne à retard étant égal à la période ligne