Brevet FR2550040A1 — publié le 19850201

La présente invention se rapporte à la compression-extension de la plage dynamique d'un signal et plus particulièrement à la compressionextension de signaux vidéo. = Récemment, il est devenu intéressant de transmettre les signaux vidéo couleur sous la forme de composantes analogiques multiplexées dans le temps (MAC) plutôt que la forme composite plus conventionnelle. La transmission a typiquement lieu par modulation de 10 fréquence dans un canal de transmission Le canal peut être un canal de transmission par satellite comprenant un satellite et un transmetteur ou émetteur ou bien cela peut être un canal comprenant un enregistreur sur bande vidéo (VTR), l'information enregistrée étant transmise sur des bandes vidéo De tels canaux contiennent cependant du bruit, qui dégrade la qualité de l'image reproduite. Un mode d'amélioration de la qualité de l'image dérivée d'un tel canal bruyant est la compression-extension. Dans la compression-extension, la plage dynamique du signal vidéo à l'émetteur ou a l'enregistreur est comprimée, élevant ainsi son rapport moyenne à crête, et par conséquent son insensibilité relative au bruit 1 et au récepteur ou dispositif de restitution, la plage dynamique du signal est dilatée de manière complémentaire à la fonction 25 de compression pour restaurer sa distribution d'amplitude d'origine afin d'obtenir un signal correct pour une visualisation Cependant, comme les composantes de luminance et de chrominance ont des distributions différentes d'amplitude, une seule loi de compression-extension pour un 30 signal composite ou un signal MAC ne produira pas une réduction optimale du bruit pour les deux composantes. Il est par conséquent souhaitable d'obtenir une compression-extension optimale pour les composantes de luminance et de chrominance d'un signal videéo. L'invention concerne donc un procédé et un dispo- sitif pour transmettre les composantes de luminance et de chrominance d'un signal vidéo couleur, qui consiste à comprimer la plage dynamique des composantes en utilisant des lois différentes de compression pour la composante de luminance et pour la,composante de chrominance. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description 10 explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 donne un schéma bloc d'un exemple 15 d'un transmetteur selon l'invention; et la figure 2 donne un schéma bloc d'un exemple d'un récepteur selon la présente invention. La figure 1 donne un schéma bloc d'un transmetteur Des bornes d'entrée 10, 12 et 14 reçoivent respectivement des signaux video numériques à 8 bits Y, R-Y et B-Y d'une source, comme une caméra, suivie d'un convertisseur analogique-numérique à 8 bits Pour un trajet par satellite, le signal Y peut typiquement avoir une fréquence d'échantillonnage de 3 fsc ( 10,74 M Hz en s NTSC), tandis que R-Y et B-Y seront mis sous forme numérique à fsc ( 3,58 M Hz) Pour un VTR, les fréquences de mise sous forme numérique peuvent typiquement être de 13,5 M Hz pour Y et 6,75 M Hz pour R-Y et B-Y. Les signaux Y, R-Y et B-Y sont respectivement 30 appliqués à des compresseurs de temps 16, 18 et 20 Comme on le sait, chacun des compresseurs 16, 18 et 20 peut comprendre des circuits de commutation d'entrée et de sortie et delmm noiires à accès aléatoire ou RAM, l'information étant écrite dans l'une d'entre elles pendant une 35 ligne tandis que l'autre extrait l'information Pendant 25500 40 la ligne suivante, la première RAM est en mode de LECTURE tandis que la seconde RAM est en mode d'ECRITURE, etc. Les signaux d'horloge de LECTURE et d'ECRITURE sont fournis par des sources de signaux d'horloge (non représentées). Les fréquences d'horloge d YECRITURE sont égales à la fréquence de mise sous forme numérique du signal respectif d'entrée tandis que les fréquences de LECTURE sont supérieures aux fréquences respectives d'ECRITURE afin de produire une compression de temps Pour des satellites, 10 l'horloge de LECTURE peut typiquement être de 4 fsc ( 14,32 M Hz) pour tous les compresseurs de temps Cela produit une compression de temps de 4: 3 ( 14,32: 10,74) pour Y et 4: 1 ( 14,32: 3,58) pour les signaux R-Y et B-Y Pour un VTR la fréquence de LECTURE peut typiquement 15 être de 27 M Hz, produisant ainsi une compression de 2: 1 ( 27: 13,5) pour Y et de 4: 1 ( 27: 6,75) pour les signaux R-Y et B-Y Les signaux LECTURE sont synchronisés pendant une ligne de façon que les signaux à la sortie des compresseurs 16, 18 et 20 ne se chevauchent pas dans 20 le temps. Les signaux Y, R-Y et B-Y sont appliqués au multiplexeur 22 qui est commandé par le contrôleur 24. Comme on le sait, le contrôleur 24 peut se composer d'un compteur qui compte les impulsions d'horloge à 27 M Hz ou 13,5 M Hz et qui est remis à zéro par la synchronisation horizontale Un décodeur est couplé au compteur pour identifier des parties choisies du temps de la ligne horizontale et pour contrôler le multiplexeur 22 selon le temps afin de coupler chaque RAM aux étages suivants 30 pendant l'intervalle o la RAM émet les signaux Ces signaux peuvent également contrôler la temporisation des signaux de LECTURE appliqués aux compresseurs 16, 18 et 20. Le signal multiplexé dans le temps à 8 bits 35 à la sortie du multiplexeur 22 est appliqué au compresseur 26 de la plage dynamique, qui peut comprendre une mémoire à accès aléatoire ou mémoire morte (ROM) de 1 K sur 8 dont les entrées d'adresse sont utilisées comme-entrées de signaux La fonction non linéaire est stockée dans la RAM comme cela est décrit dans le brevet français n 8 212 828. En particulier, la loi des f utilisée en téléphonique s'est révélée utile pour améliorer le rapport signal vidéo-bruit Une loi possible pour les 10 signaux R-Y et B-Y est donnée par F(x) = 50 + 50 log ( 1 +*yx) log ( 1 + 4) dans laquelle -_ IUNITES IRE 501 être efficace. F(x) est le signal de sortie en unités IRE et le signe positif est utilisé pour des valeurs d'entrée égalesà au 20 moins 50 unités et le signe négatif est utilisé pour des valeurs d'entrée égales à moins de 50 unités IRE Le signe de valeur absolue est nécessaire car les signaux de chrominance sont normalement sur un palier de 50 unités IRE Pour les dans laquelle signaux Y, la loi peut être F(x) = 100 log ( 1 +u x) log ( 1 +P) L est égal à environ 3 et UNITES IRE x = 24 applique un signal de commande de page au compresseur 26 pour produire une sélecdes quatre pages, chaque page ayant une loi Le contrôleur de deux bits tion de l'une de compression de plage dynamique différente Les 35 quatre pages permettent des lois différentes pour les signaux R-Y et B-Y si l'on trouve que cela est souhaitable du fait des distributions différentes d'amplitude entre ces signaux Cela peut prendre trois pages pour les trois signaux vidéo La quatrième page peut être utilisée pour la compression du signal audio, en supposant qu'il 5 a été mis sous forme numérique, ou bien la compression d'un signal codé numérique La quatrième page peut également avoir une fonction de transfert linéaire si cela est souhaité pour un signal particulier comme un signal audio qui a été comprimé sous une forme analogique. 10 Cela nécessitera que le multiplexeur 22 ait une entrée supplémentaire Si les signaux R-Y et B-Y doivent avoir exactement la même loi de compression et qu'il n'y a pas de compression du signal audio ou du signal codé, alors seul un signal de sélection d'une page de 1 bit est nécessaire pour choisir entre les deux pages requises pour comprimer les deux types de signaux (Y et différence de couleurs). Le signal à 8 bits à la sortie du compresseur 26 est appliqué au convertisseur numérique-analogique ou 20 DAC 28 Le signal analogique résultant est appliqué au circuit d'insertion 30 qui ajoute la synchronisation horizontale et verticale et un signal de salve d'horloge, c'est-à-dire un signal qui est en rapport, en fréquence, par un entier avec la fréquence des données de 14,32 M Hz 25 ou 27 M Hz, comme respectivement un signal à 3,5 Hz ou 4,5 M Hz La sortie du circuit 30 est appliquée au canal de transmission 32 comme un satellite ou un VTR ayant un modulateur FM (modulation de fréquence) (non représenté). La figure 2 donne un schema-bloc d'un récepteur 30 à utiliser avec le transmetteur de la figure 1 La borne d'entrée 40 reçoit un signal vidéo analogique du canal 32 qui a été démodulé par un détecteur FM (non représenté). Ce signal sur bande de base est appliqué à un convertisseur analogiquenumérique 42 ou ADC et à un circuit séparateur 44. 35 Le signal à la sortie du convertisseur 42 comprend un signal vidéo numérique à 8 bits multiplexé dans le temps qui se présente par exemple à 14,32 M Hz pour un trajet par satellite ou à 27 M Hz pour un VTR, lequel signal est appliqué aux entrées d'adresse d'une RAM formant l'exten5 seur de plage dynamique 46. Les signaux de synchronisation horizontale et verticale et de salve d'horloge du séparateur 44 sont appliqués au contrôleur 48 qui a une construction semblable au contrôleur 24 Le signal d'horloge peut être 10 obtenu d'un multiplicateur de fréquence (non représenté) à oscillateur réglé en tension, dans le contrôleur 48 en comparant, en fréquence, la salve d'horloge au signal à la sortie de l'oscillateur dont la fréquence a été divisée Un signal de sélection de page à 2 bits est 15 appliqué à l'extenseur 46 pour choisir la fonction d'extension qui est complémentaire de la fonction de compression utilisée avec le signal respectif, c'est-à dire la loi des /,A inverse avec la valeur appropriée de Les signaux numériques dilatés sur plage 20 dynamique à la sortie de l'extenseur 46 sont alors appliqués au démultiplexeur 50, qui est commandé par le contrôleur 48 Les signaux séparés Y, R-Y et B-Y sont respectivement appliqués à des extenseurs de temps 52, 54 et 56, lesquels extenseurs peuvent être d'une cons25 truction identique aux compresseurs de-temps 16, 18, , c'est-à-dire que chacun comprend 2 RAM comultées, dont une écrit tandis que l'autre lit pendant une ligne, les opérations étant inversées pendant la ligne suivante. Les fréquences d'horloge d'ECRITURE pour tous 30 les extenseurs 52, 54 et 56 peuvent être dérivées du contrôleur 48 et sont les mêmes et éqalesaux fréquences des données vidéo, c'est-à-dire 14,32 M Hz pour le satellite ou 27 M Hz pour un VTR Les fréquences d'horloge de LECTURE sont choisies pour être plus faibles de façon que l'extension de temps ait lieu pour que tous les signaux occupent une ligne active entière Pour la fréquence d'horloge de LECTURE du signal Y, on peut utiliser 10,74 M Hz pour un trajet sur satellite et 13,5 M Hz pour un VTR Pour les signaux R-Y et B-Y, 5 l'horloge de LECTURE peut être de 3,58 M Hz pour un trajet sur satellite ou de 6,75 M Hz pour un VTR. Les signaux à 8 bits à la sortie des extenseurs 52, 54 et 56 sont respectivement appliques aux convertisseurs 58, 60 et 62 oû l'on dispose de signaux 10 analogiques de sortie pour un plus ample traitement, par exemple dans une matrice ou pour une visualisation. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour transmettre des composantes de luminance et de chrominance d'un signal video couleur, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen ( 26) pour comprimer la plage dynamique desdites composantes en utilisant des lois différentes de compression pour ladite composante de luminance (Y) et pour lesdites composantes de chrominance (R-Y, B-Y). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen comprimant la plage dynamique ( 26) utilise des lois différentes de compression pour chacune des composantes de chrominance. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen ( 16, 18, 20) relié à l'entrée du-moyen de compression ( 26) de la plage dynamique pour comprimer, dans le temps, les composantes de luminance et de chrominance. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé par un moyen ( 22) 20 pour multiplexer dans le temps les composantes de luminance et de chrominance comprimées dans le temps en une séquence prédéterminée de composantes dans le temps, et un moyen ( 24) pour commander le moyen ( 26) comprimant la plage dynamique selon la séquence pour appliquer les25 dites différentes lois de compression aux composantes. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen ( 26) de compression de la plage dynamique comprend une ROM o sont stockées les lois de compression. 6 Dispositif de réception de composantes de luminance et de chrominance d'un signal video dont la plage dynamique est comprimée, caractérisé-en ce qu'il est prévu pour recevoir des composantes de luminance et de chrominance qui ont des lois différentes de compression de la plage dynamique et en ce que ledit dispositif comprend un moyen ( 46) pour dilater la plage dynamique desdites composantes en utilisant des lois différentes 5 d'extension qui sont l'inverse des lois respectives de compression. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que il est prévu pour recevoir les composantes qui sont également comprimées dans le temps 10 et en ce qu'il comprend de plus un moyen ( 52, 54, 56) relié à la sortie du moyen de dilatation de la plage dynamique, pour l'extension, dans le temps, des signaux. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est prévu 15 pour recevoir des composantes de chrominance ayant des lois différentes de compression de la plage dynamique, ledit moyen d'extension ( 46) ayant des lois différentes d'extension pour chacune des composantes de chrominance. 9. Dispositif selon l'une quelconque des 20 revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il est prévu pour recevoir des composantes comprimées dans le temps et sur leur plage dynamique qui se présentent en une séquence prédéterminée et en ce qu'il comprend un moyen ( 48) pour contrôler le moyen d'extension de la plage dynamique selon ladite séquence pour appliquer les lois différentes d'extension aux composantes. 10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'extensionde la plage dynamique ( 46) comprend une RA Mo sont stockées les lois d'exten30 sion.