Brevet FR2567349A1 — publié le 19860110

-_1 SYSTEME DE TELEVISION DE TYPE MAC ADAPTE A LA DIFFUSION D'IMAGES AU FORMAT 5/3, DISPOSITIF D'INTERFACE ENTRE CE SYSTEME ET LES RECEPTEURS AU FORMAT 4/3, ET RECEPTEUR DE TELEVISION EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un système de télévision de type MAC, dans lequel les données numériques et les signaux analo- giques de luminance et de chrominance sont multiplexés temporellement, adapté à la diffusion d'image à un format voisin de 5/3. L'invention concerne également un dispositif d'interface permettant de recevoir au format 4/3, sur les récepteurs de télévision dits de première géné- ration, les signaux diffusés selon un tel système. L'invention concerne enfin un récepteur de télévision de première génération, fonctionnant au format 4/3 mais équipé d'un tel dispositif d'interface. L'amélioration de la résolution des images de télévision s'accompagnera d'un changement de format pour s'approcher de ceux utilisés pour le cinéma. Pour son système de télévision à haute défini- tion dit HDTV, le Japon a préconisé un format 5/3. D'autres propositions préconisent même des valeurs encore plus élevées (5,3/3 ou 5,5/3 par exemple. En Europe o le nombre de canaux de télédiffusion est très limité (par exemple, par satellite, cinq canaux seulement par nation dans la bande des 12 GHz) du fait du grand nombre de pays et de langages différents, il est très important d'assurer une compatibilité entre le nouveau format envisagé et l'ancien format 4/3 qui assurera, de toute façon, la majorité des programmes jusqu'à la fin du siècle. Par compati- bilité, on entend que les récepteurs de première génération pourront recevoir, en format 4/3 bien entendu, les nouvelles émissions diffusées au format 5/3. T.J. Long de 1'IBA a proposé un tel système dans une com- munication présentée au Symposium de Montreux 1983 ("Why HDTV ?",T.J. Long, Independant Broadcasting Authority, United Kingdom, pp. 27-47) dans le cas d'un standard initial de type C-MAC. Pour arriver au for- mat 5/3 sans perdre de hauteur de l'image, il préconise deux moyens: a) réduction de la durée de la salve de données à 20 Mb/s, au début de chaque ligne, de 10 Us à 3 ps environ pour n'assurer qu'un programme -2- stéréo au lieu de 8 voies son, cette réduction permettant de porter le nombre d'échantillons des signaux chrominance C et luminance Y respec- tivement de 350 à 400 et de 700 à 800 ce qui conduit à un format 4,6/3; s b) pour atteindre le format 5/3, transmission des 80 échantil- lons supplémentaires Y et des 40 échantillons supplémentaires C corres- pondant aux deux bords extrêmes gauche et droit de l'image pendant des périodes lignes qui sont libres pendant les périodes de retour trame. La compatibilité de ce système sera assurée avec les récep- teurs MAC de première génération fonctionnant au format 4/3 à condition que l'on ait prévu, dans ces récepteurs, la possibilité de changer la durée des salves de données, la position de la période de lecture du ni- veau d'alignement qui donne la référence du niveau de gris moyen, et le début et la fin des périodes de mise en mémoire des signaux C et Y. Dans le système MAC-C défini dans la deuxième version révisée de la norme SPB 284 de l'UER, toutes ces informations sont contenues dans la ligne 625, et il n'y a donc pas de difficulté en soi à prévoir cette compatibilité. On peut cependant utiliser des solutions plus simples, par exemple la lecture de quelques bits seulement (dans SDFSCR par exemple,S D F S C R, de Static Data Frame Service Configuration Refe- rence, étant un mot, défini par norme, qui définit lui-même la configu- ration des services) de la ligne 625 qui indiquerait que l'on passe en format 5/3. Connaissant cette information, on irait lire dans une mé- moire morte (ROM) les bornes des différents intervalles de données, ni- veau d'alignement, chrominance et luminance. Il serait d'ailleurs possi- ble de prévoir cette ROM amovible, de façon qu'il ne soit pas nécessaire d'avoir déjà spécifié toutes les caractéristiques du système de deuxième génération, au format 5/3, avant de lancer la fabrication des récepteurs de première génération, au format 4/3. On peut cependant formuler deux types de critiques vis-à-vis de la solution proposée par l'IBA: a) la réduction de la durée de la salve de données réduit la capacité de la voie numérique dans un rapport 4, ce qui est déjà beau- coup dans le cas du système C-MAC utilisant un débit instantanée de 20 Mb/s, puisque cela ne laisse qu'un canal stéréophonique, mais devient inacceptable dans le cas du système D2-MAC qui utilise un débit instan- tané de lO Mb/s, car cela ne laisserait plus qu'une seule voie mono- phonique; - 3 - b) la transmission des échantillons supplémentaires pendant des pé- riodes lignes libres nécessite l'utilisation de mémoires rapides de gran- de capacité et pose en outre le problème de la visibilité des raccords à gauche et à droite de l'image, visibilité qui peut apparaître dès que le canal de transmission introduit une distorsion des signaux provenant par exemple d'une limitation de la bande passante ou de phénomènes d'échos. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. L'invention concerne à cet effet un système de télévision tel que défini dans le préambule de la description, caractérisé en ce que la compatibi- lité par rapport aux récepteurs de première génération fonctionnant au format 4/3 est assurée sans changer ni la vitesse du débit numérique instantané, ni la fréquence d'échantillonnage des signaux vidéo, ni leur taux de compression, et en ce que l'extension horizontale de l'image au format 5/3 est obtenue en réduisant la longueur de la salve de données précédant les signaux vidéo et en supprimant un certain nombre de lignes vidéo situées en haut et en bas de l'image, afin de pouvoir placer les données supprimées dans les salves à la place-de ces lignes vidéo ainsi qu'à l'intérieur d'un certain nombre de périodes ligne antérieurement non utilisées pendant les retours trame. Dans les opérations ainsi prévues, la réduction de la lon- gueur de la salve de données conduit à une durée inférieure ou égale à 3 ps, durée qui peut même être nulle, et la diffusion des données inter- vient dans les périodes lignes laissées libres pendant les retours de trame ainsi que dans des périodes lignes qui contenaient les informations correspondant au haut et au bas de l'image dans le cas de l'émission au format 4/3. Cette solution ne requiert pas de mémoire rapide de grande capacité comme le demandait l'étape b) de la solution IBA. En ce qui con- 32 cerne le son et les données, on peut calculer qu'à la limite, c'est-à- dire lorsque la ligne contenant des informations vidéo ne contient' plus de données à l'exception de quelques bits de synchronisation ligne éven- tuellement, une mémoire de 10 kbits par voie son est suffisante pour assu- rer l'étalement des signaux audio pendant les 20 ns qui suivent chaque période de retour trame. Comme la deuxième version révisée de la norme SPB 284 de l'UER prévoit une mémoire de 16 kbits par voie son démodulée, aucune mémoire supplémentaire n'est donc nécessaire. -4- - Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront maintenant de façon plusdétaillée dans la description qui suit o est donné un exemple de système adapté au cas du D2-MAC mais qui pourrait aussi bien être appliqué au C-MAC ou au B-MAC: - D2-MAC au format 4/3: lignes vidéo utiles par image 574 - lignes réservées à différentes informations 5 - lignes Teletext ou Antiope 18 - lignes utilisées complètement par la voie de données 28 625 lignes - salves de données de (624-28) lignes: 5 ou 6 bits de synchrosnision + 99 bits de données Comme une ligne entièrement utilisée par les données peut contenir par exemple 6 bits de synchronisation et 642 bits de données, la capacité de multiplex de données est de: (642 x 28) + (596 x 99) = 76 980, soit 102 paquets de 751 bits + 378 bits inutilisés, donc une capacité suffisante pour 5 sons de haute qualité. - D2-MAC au format 5/3: - lignes vidéo utiles par image 520(perte9,4o) lignes réservées à différentes informations 5 - lignes utilisées complètement par la voie de données 100 625 lignes - salves de données de (624-100)lignes:5ou 6 bits de synchronisation + 24 bits de données. La capacité du multiplex de données est de: (642 x 100) + (524 x 24) = 76 776, soit 102 paquets de 751 bits + 174 bits inutilisés. La récupération de 75 bits de données par salve, à 10 Mb/s, correspond à 150 échantillons vidéo, soit 100 échantillons Y et 50 échan- tillons C. En tenant compte de la réduction de la hauteur de l'image, le format exact est égal à: 4 800 574 5,05 3 x 7- x 520 =- 3 Bien entendu des variantes sont possibles. En particulier il est possible de réduire à zéro les données utiles des salves pendant -5- les signaux vidéo. Pour garder la capacité de 5 voies son de haute qua- lité, il faudrait utiliser alors 120 lignes complètes pour les données, ce qui conduirait à une perte verticale de 13 %O et à un format d'image de 5,45/3. Les mêmes solutions sont évidemment également applicables au MAC-C. Dans ce cas, on garderait la capacité de 8 voies son sans Teletext, par exemple, avec une perte de 7 %o de hauteur d'image et un format de 5/3 ou avec une perte de 9 % de hauteur d'image et un format ,2/3. I1 est également possible de diminuer la perte de hauteur verticale de l'image au prix de la suppression de voies son. En D2-MAC, la réduction à 3 ou 4 voies son réduirait la perte de hauteur à 5 ou 7 % respectivement et, en C-MAC, la réduction à 6 voies son réduirait la perte de hauteur à 5 % au format 5/3, par exemple. Pour éviter que la partie perdu en haut et en bas de l'image ne soit visible sur les récepteurs fonctionnant au format 4/3, il suffit que ces récepteurs soient équipés, dès l'origine, d'un dispositif mettant le signal chrominance au niveau zéro et le signal luminance à un niveau de noir ou de gris lorsque ce sont des données numériques qui occupent la place des signaux vidéo. Cette commande peut être obtenue soit en li- sant les informations de la ligne 625, soit en lisant celles de la ROM, ou encore en détectant directement la présence de signaux numériques dans les lignes concernées. Selon une autre caractéristique de l'invention et dans le but de diminuer la perte de hauteur de l'image ou d'éviter la réduction du nombre de voies son transmises, il est possible de diminuer la résolution horizontale ou verticale des bords droit et gauche de l'image qui sont ajoutés lorsque l'on passe du format 4/3 au format 5/3. Le moyen le plus simple pour y parvenir est d'effectuer un échantillonnage plus lent de ces bords d'image. Un échantillonnage à fréquence moitié, par exemple, c'est-à-dire à 6,75 MHz pour la luminance et à 3,375 MHz pour la chromi- nance, conduirait ainsi à une résolution horizontale moitié de ces bords - d'image. Pour éviter une trop grande différence de résolution entre les bords et la partie centrale, on pourrait, par exemple, effectuer un échan- tillonnage en quinconce, de ligne à ligne pour la luminance et de deux lignes en deux lignes pour la chrominance. A la réception, on pourrait recouvrer ainsi une résolution horizontale des bords égale à celle du -6centre par combinaison des informations de lignes successives. Pour éviter que ce traitement ne diminue la résolution verticale des bords d'image, on pourrait également employer un circuit de détectiOn de chan- gement de l'image dans le sens vertical, de façon à n'effectuer le traitement précédent que dans les parties des bords d'image ne comportant pas de transition verticale importante. On peut également combiner des lignes géométriquement consé- cutives en faisant appel à des mémoires de trame contenant les informa- tions des bords de l'image seulement et en supprimant ce traitement dès qu'un mouvement est détecté dans la partie concernée des bords de l'image. L'exemple ci-dessous, à savoir le cas d'un système D2-MAC au format 5/3 avec résolution réduite sur les bords, illustre l'intérêt de cette réduction d'un facteur 2 de la densité des échantillons des bords d'image transmis: - lignes vidéo utiles par image 544(peba 52%) - lignes réservées à différentes informations 5 - lignes utilisées complètement par la voie de données 76 - salves de données de (624-76) lignes: 5ou6 bits de synchronisation + 51bits de données La capacité du multiplex de données est de: (642 x 76) + (548 x 51) = 76 740, soit 102 paquets de'751 bits + 138 bits inutilisés, donc une capacité suffisante pour 5 sons de haute qualité. La récupération de 48 bits de données par salve correspond, avec souséchantillonnage au facteur 1/2, à 128 échantillons Y et 64 échantillons C. En tenant compte de la réduction de la hauteur de l'image, le format est égal à: 4 x 828 x 574 = 4,99 3 700 544 3 Dans le cas o l'on se contenterait de 4 voies son de haute qualité, la perte de hauteur d'image ne serait que de 2,4 %. Pour 6 voies son, elle serait de 8,4 ". -7- REVENDICATIONS: 1. Système de télévision de type MAC dans lequel les données numériques, les signauxchrominance et les signaux luminance sbnt multi- plexés temporellement, ce système étant adapté à la diffusion d'images à un format voisin de 5/3, caractérisé en ce que la compatibilité par rapport aux récepteurs de première génération fonctionnant au format 4/3 est assurée sans changer ni la vitesse du débit numérique instan- tané, ni la fréquence d'échantillonnage des signaux vidéo, ni leur taux de compression, et en ce que l'extension horizontale de l'image au for- o10 mat 5/3 est obtenue en réduisant la longueur de la salve de données pré- cédant les signaux vidéo et en supprimant un certain nombre de lignes vidéo situées en haut et en bas de l'image, afin de pouvoir placer les données supprimées dans les salves à la place de ces lignes vidéo ainsi qu'à l'intérieur d'un certain nombre de périodes ligne antérieurement non utilisées pendant les retours trame. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords de l'image correspondant au passage du format 4/3 au format /3 sont échantillonnés à une fréquence moins élevée que la partie cen- trale de l'image correspondant au format 4/3. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les bords de l'image étant échantillonnés à la même fréquence que le centre, la moitié des échantillons seulement est transmise en choisissant alternativement les échantillons pairs puis les échantillons impairs, de ligne à ligne pour la luminance et de deux lignes en deux lignes pour la chrominance. 4. Dispositif d'interface permettant de recevoir au format 4/3 sur les récepteurs de télévision de première génération les signaux diffuses selon le système de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'identification du fait que l'image est transmise au format 5/3, par lecture de certains bits de la ligne 625, 't en ce qu'il comprend en outre une mémoire morte qui indique quelles sont les bornes temporelles des différents signaux dans la nouvelle norme. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, lorsque le signal reçu a été transmis au format 5/3, il comporte un circuit de mise à un niveau de noir ou.de gris des signaux luminance et de mise au niveau zéro du signal de chrominance pendant les périodes lignes durant lesquelles les signaux vidéo ont été remplacés par des données numériques lorsqu'on est passé du format 4/3 au format 5/3. -8- 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que, les bords de l'image ayant été échantillonnés en quinconce c'est-à-dire avec la moitié seulement des échantillons transmise en choisissant alternativement les échantillons pairs puis les échantillons impairs, de ligne à ligne pour la luminance et de deux lignes en deux lignes pour la chrominance, on recouvre une résolution horizontale des bords égale à celle du centre de l'imane en combinant les signaux de lignes successives, pour la luminance, et de deux lignes en deux lignes pour la chrominance, lorsqu'il n'y a pas de transition verticale importante dans ces bords d'image. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, carac- térisé en ce que, les bords de l'image ayant été échantillonnés en quin- conce c'est-à-dire avec la moitié seulement des échantillons transmise en choisissant alternativement les échantillons pairs puis les échantil- lons impairs, de ligne à ligne pour la luminance et de deux lignes en deux lignes pour la chrominance, on recouvre une résolution horizon- tale des bords égale à celle du centre de l'image en combinant les si- gnaux de lignes géométriquement consécutives sur l'image et appartenant à deux trames successives, en faisant appel à des mémoires de trame et en supprimant ce traitement lorsqu'un mouvement est détecté dans la partie concernée des bords de l'image. 8. Récepteur de télévision dit de première génération fonctionnant au format 4/3, caractérisé en ce qu'il comprend un disposi- tif d'interface selon l'une des revendications 4 à 7 destiné à permettre- la réception d'images de télévision transmises par l'intermédiaire d'un système de télévision de type MAC adapté à la diffusion d'images à un format voisin de 5/3.