Brevet FR2570911A1 — publié le 19860328

CIRCUIT DEBRUITEUR DE SIGNAL VIDEO L'invention concerne un circuit débruiteur de signal vidéo d'images. Dans de nombreux domaines techniques, en particulier pour les équipements militaires, on éprouve le besoin d'améliorer les performances des appareils vidéo. Des conditions d'utilisation particulières réclament de la part du matériel une sensibilité accrue, une amélioration de la lisibilité de l'image, surtout lorsque le matériel subit des contraintes mécaniques, thermiques et magnétiques importantes. L'incidence de ces besoins sur le matériel se caractérise par une augmentation du gain des amplifications de signal, une augmentation de largeur du spectre vidéo qui passe de 3 ou 5 MHz à 10 MHz, et une augmentation de la stabilisation des niveaux de référence. A ces caractéristiques sont liés différents paramètres. On sait, par exemple, qu'une élévation de température crée une agitation erratique de plus en plus grande des électrons dans les résistances. Ce bruit est caractérisé comme bruit dit "de Johnson", il a pour expression : Em efficace = K étant la constante de Boltzmann, T la température absolue, B la bande passante en Hertz, R la résistance en ohms. Cette expression fait apparaître que le bruit augmente comme la racine carrée de la bande passante, de la température et de la résistance. D'autre part les amplis vidéo caméra sont équipés à l'entrée de transistors à effet de champs qui comprennent un drain et une source reliés par un canal lui-même commandé par une porte. Or ces éléments sont caractérisés par un bruit blanc (de même nature pour toutes les fréquences) dans le spectre vidéo lié à la jonction du drain à la porte. Le but de l'invention est de remédier à cette nuisance en réa lisant un circuit réducteur de bruit, simple de conception, à l'aide d'éléments discrets. On propose de réaliser un circuit débruiteur de signal vidéo, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux voies, une première voie comprenant des moyens de filtrage haute fréquence ne laissant passer que la composante basse fréquence du signal, une deuxième voie comprenant des moyens de filtrage basse fréquence ne laissant passer que la composante haute fréquence du signal dont le potentiel n'est pas compris entre deux valeurs de seuil de réglage, l'une positive, l'autre négative, les sorties des deux voies étant appliquées à un sommateur qui délivre le signal de sortie du circuit. Les bandes passantes respectives des moyens de filtrage haute fréquence et du filtre basse fréquence sont complémentaires de façon à couvrir toutes les fréquences du signal d'entrée. Un autre objet de l'invention consiste en un procédé pour débruiter un signal vidéo, caractérisé en ce qu'il comprend les phases successives suivantes: - séparer le signal en deux composantes haute fréquence et basse fréquence selon deux spectres juxtaposés de fréquences; - éliminer la composante haute fréquence lorsque son potentiel est compris entre deux valeurs déterminées de seuil ; - sommer les composantes haute fréquence traitée et basse fréquence pour constituer le signal vidéo traité. Les particularités et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple, et illustrée des figures qui représentent: - la figure 1, un diagramme général d'un circuit selon l'invention - la figure 2, un diagramme plus détaillé du même circuit - la figure 3, un schéma concernant une réalisation particulière du circuit; - les figures 4A et 4B, des courbes concernant le signal débruité. Dans les signaux vidéo (de 1 KHz à 10 MHz environ) traversant des étages d'amplification, le bruit est d'autant plus important que la bande passante est large. La plus grande partie du bruit est constituée, dans la plupart des cas, de signaux parasites de faibles amplitudes et de fréquences élevées. Selon l'invention, on propose en premier lieu, de séparer le signal en deux spectres juxtaposés de fréquences, pour ne traiter que les signaux de haute fréquence. Dans ce qui suit on désigne ces deux spectres par composante HF (haute fréquence) et composante BF (basse fréquence). Le procédé de traitement du signal de haute fréquence consiste, en deuxième lieu en une élimination du signal lorsque son potentiel est compris entre deux valeurs, de préférence centrées autour du potentiel zéro volt de référence.Ces deux valeurs sont choisies pour que la composante à éliminer se trouve entre ces deux valeurs. Après ce traitement la composante haute fréquence est réintégrée à la composante basse fréquence. En référence à la figure 1, le circuit débruiteur comporte principalement deux voies 1 et 2 recevant le signal d'entrée vidéo V. E La première voie 1 comprend un filtre passe-bas 4. La composante HF du signal vidéo d'entrée VE, dont les transitions en tension sont rapides, n'est donc pas restituée. La deuxième voie 2 reçoit le signal d'entrée VF dans des moyens de filtrage en haute fréquence 5 tels un filtre passe-haut. La composante BF du signal initial d'entrée VE dont les transitions en tension sont lentes, n'est donc pas restituée à la sortie de ce filtre. Les bandes passantes des filtres sont complémentaires, et couvrent à elles deux toutes les fréquences qui peuvent composer le signal d'entrée VE. Par exemple, la bande passante du filtre passebas s'étend de quelques KHz à 1 MHz, celle du filtre passe-haut de 1 MHz à 10 MHz. Le signal haute fréquence HF que délivre le filtre passe-haut 5 est appliqué à des moyens de sélection de tension positive 3A et des moyens de sélection de tension négative 3B. Les premiers, 3A, ne laissent passer que la composante HF positive du signal, et ceci, seulement lorsqu'elle est supérieure à, une valeur de seuil de réglage positiveS prédéterminée VA. De manière analogue, les deuxièmes moyens de sélection de tension 3B ne laissent passer que la composante HF du signal qui est négative et inférieure à une valeur négative prédéterminée de seuil de réglage - VB De cette façon, on élimine la partie de la composante HF du signal, comprise entre les valeurs de tension +VA et -VB, et qui est en partie composée de signaux parasites.Ces deux valeurs sont de préférence centrées autour du potentiel zéro, par exemple +V et -V. Les sorties respectives des moyens de sélection de tension positive 3A et négative 3B constituent la sortie de la deuxième voie 2 et sont appliquées à un sommateur 10. Le -signal basse fréquence BF issu du filtre passe-bas de la première voie 2 est également appliqué au sommateur 10. La sortie VS de ce dernier constitue la sortie du circuit débruiteur. Sur la figure 2, la deuxième voie 2, ou voie haute fréquence, est plus détaillée. Elle est divisée en deux voies 2A et 2B comprenant chacune un filtre passe-haut SAj 5B, et les moyens de sélection de tension positive 3A et de tension négative 3B. Ces deux moyens comprennent chacun un comparateur à seuil, respectivement 6 et 7 qui reçoit le signal HF. Le premier comparateur 6 reçoit la valeur positive de seuil VA Son signal de sortie S1 n'est effectif que lorsque la tension du signal HF est supérieure, à cette valeur VA Le deuxième comparateur à seuil 7 reçoit la valeur négative de seuil - V13. Son signal de sortie S2 n'est effectif que lorsque la tension du signal HF est inférieure à la valeur négative -VB. Chacun des deux moyens de sélection de tension 3A et 3B comprend ensuite une porte analogique 8 et 9, commandée respectivement par la sortie S1 et S2 des comparateurs à seuil 6 et 7. L'entrée de chaque porte est connectée à la sortie d'un des deux filtres passe-haut SA, 5B. Ceci a pour résultat que seule la composante HF supérieure à la valeur de seuil positif +VA traverse la première porte. De même, seule la composante HF inférieure à la valeur de seuil négatif -Vg traverse la deuxième porte analogique. Les sorties HF1 et HF2 de chacune des deux portes. est reliée au sommateur 10 ainsi que la sortie BF de la première voie 1. La figure 3 représente une réalisation préférentielle de l'invention. C'est un montage simple réalisé avec des éléments courants. Le filtre passe-bas 4 de la première voie 1 reçoit le signal d'entrée Ve. La sortie de ce filtre passe-bas 4 est appliquée à l'entrée d'un amplificateur opérationnel 11 monté en amplificateur suiveur au moyen d'une résistance R4. La sortie de cet amplificateur 11 est connectée à la première extrémité d'une résistance R5 qui constitue une entrée du sommateur. Les filtres passe-haut 5A et 5B des voies haute fréquence 2A et 2B peuvent être constitués de montages résistance-condensateur R1, C1 et R2, C2 montés en parallèle. Pour réaliser les moyens de sélection en tension 3A et 3B on applique à la sortie des filtres 5A et 5B respectivement les potentiels positif +V et négatif -V. Dans la première voie haute fréquence 2A, la sortie A du filtre 5A est connectée à la base d'un transistor NPN repéré TA. Dans la deuxième voie 2B, la sortie A du filtre 5B est connectée à la base d'un transistor PNP repéré TB.Le collecteur du transistor TA est polarisé positivement par l'intermédiaire d'une résistance R12, celui du transistor TI3 est polarisé négativement par l'intermédiaire d'une résistance R 13. De manière inverse, l'émetteur du transistor TA est polarisé négativement à -l'aide d'une résistance R14, celui du transistor TB est polarisé positivement à l'aide d'une résistance R15. Une première diode DB est connectée par sa cathode à l'émetteur du transistor TA. Son anode est connectée à la cathode d'une deuxième diode DA, dont l'anode est elle-même connectée à l'émetteur du transistor TB. La sortie commune des deux voies haute fréquence 2A et 2B est le point de jonction S des deux diodes DA et DB, et est connectée à la deuxième extrémité de la résistance R5. Le sommateur 10 des figures précédentes se résume sur ce schéma à la résistance R5 de la première voie 1. Pour adapter le circuit débruiteur à son utilisation, le sommateur peut comprendre après la sortie S une résistance R6 suivie d'un amplificateur opérationnel 16 monté en suiveur au moyen d'une résistance R16. Cet amplificateur délivre le signal de sortie Vs amplifié. Une fraction du signal d'entrée VE est représentée en fonction du temps sur la figure 4A. La composante de basse fréquence est symbolisée par la courbe C donnant l'allure du signal VE. La composante haute fréquence est symbolisée par la courbe H qui oscille autour de la courbe C. La figure 4B représente la composante haute fréquence seule, par rapport aux potentiels de référence 0, et de seuil +V et -V. Tant que le potentiel du signal d'entrée VE est compris entre +V et -V, le courant circulant dans les filtres 5A et 5B va du point A polarisé positivement vers le point B polarisé négativement (figure 3). Les éléments TA, TB, R12, R13, R14, R15, DA, DB sont choisis pour que, dans ce cas, les diodes DA et DB soient passantes. La composante haute fréquence HF n'arrive donc pas au point de sortie S entre les deux diodes. Si le potentiel d'entrée V E devient supérieur au potentiel de seuil positif V, le sens du courant dans le filtre 5A s'inverse et le courant apparaît à la base du transistor TA et la diode DB se bloque (zone ZA). Seule la diode DA est passante. Le courant à la base du transistor TB qui va vers le pôle négatif B augmente, ce qui diminue le courant qui traverse la diode DA polarisée positivement. La tension aux bornes de cette dernière diminue, et le potentiel de sortie V5 augmente proportionnellement à VE-V. La composante haute fréquence supérieure à +V (zones hachurées figure 4B) est restituée entièrement au point S. Si par contre, le potentiel d'entrée VE est inférieur au potentiel -V, la diode DA se bloque (zone ZB) et la diode DB est seule passante. Le courant de sortie qui va du point de sortie S vers la résistance R14 diminue, et la tension aux bornes de la diode DA diminue. Le potentiel de sortie Vs diminue donc proportionnellement à V +V et la à VE+V et la composante haute fréquence et inférieure à -V est restituée intégralement au point de sortie S. La composante basse fréquence BF se superpose à celle haute fréquence au point de sortie S pour constituer le signal initial VE. Dans cette réalisation, il y a interaction entre les voies haute fréquence positive 2A et négative 2B. On peut assimiler les moyens de sélection de tension positive 3A de la figure 2 aux éléments au transistor TA et à la diode DA, et les moyens de sélection de tension négative 3B au transistor TB et à la diode DB. REVENDICATIONS I. Circuit débruiteur de signal vidéo caractérisé en ce qu'il est constitué de deux voies, une première voie (1) comprenant des moyens de filtrage haute fréquence (5, SA, 5B) ne laissant passer que la composante basse fréquence du signal, une deuxième voie (2, 2A, 2B) comprenant des moyens de filtrage basse fréquence (4) ne laissant passer que la composante haute fréquence du signal dont le potentiel n'est pas compris entre deux valeurs de seuil de réglage l'une positive (+V, +VA), l'autre négative (-V, -Vg), les sorties des deux voies étant appliquées à un sommateur (10) qui délivre le signal de sortie (V5) du circuit, les bandes passantes respectives des moyens de filtrage haute fréquence et du filtre basse fréquence étant complémentaires de façon à couvrir toutes les fréquences du signal d'entrée (VE). 2. Circuit débruiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième voie (2) comprend des moyens de filtrage haute fréquence (5, SA, 5B) recevant le signal vidéo d'entrée (VE) délivrant un signal de haute fréquence (HF), des moyens de sélection de tension positive (3A) recevant ledit signal de haute fréquence (HF) et ne transmettant ledit signal qu'au-dessus de la valeur positive de seuil de réglage (+V, +VA), des moyens de sélection de tension négative (3B) recevant ledit signal de haute fréquence (HF) et ne transmettant cedit signal qu'au-dessous de la valeur négative du seuil de réglage (-V, -Vg), la première voie (1) comportant un filtre basse fréquence (4). 3. Circuit débruiteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de sélection de tension positive (3A) sont composés d'un premier comparateur (6) à seuil positif recevant la valeur positive de tension (VA) et le signal haute fréquence (HF), et d'une première porte analogique (8) recevant le signal haute fréquence (HF) et commandée à l'ouverture par ledit comparateur (6) lorsque la tension dudit signal haute fréquence est supérieure à la valeur positive de seuil (VA), et en ce que, les moyens de sélection de tension négative (3B) sont composés d'un deuxième comparateur (7) à seuil négatif recevant la valeur négative de tension (-VB) et le signal haute fréquence (HF), et d'une deuxième porte analogique (9) recevant le signal haute fréquence (HF) et commandée à l'ouverture par ledit deuxième comparateur (7) lorsque la tension dudit signal de haute fréquence est inférieure à la valeur négative de seuil (-VB). 4. Circuit débruiteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de filtrage haute fréquence (5) sont constitués, d'une part d'un premier filtre passe-haut (5A) dont la sortie est maintenue à la valeur positive de potentiel (+VA), et d'autre part d'un deuxième filtre passe-haut (5B) dont la sortie est maintenue à la valeur négative de potentiel (-VB). 5. Circuit débruiteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de sélection de tension positive (3A) et négative (3B) sont composés, d'un premier transistor (TA) du type NPN polarisé positivement par son collecteur et dont la base est connectée à la sortie du premier filtre passe-haut (5A), d'un deuxième transistor (TB) du type PNP polarisé négativement par son collecteur et dont la base est connectée à la sortie du deuxième filtre passe-haut (513), d'une première diode (DA) dont l'anode est polarisée positivement et connectée à l'émetteur dudit deuxième transistor, d'une deuxième diode (DB) dont l'anode est reliée à la cathode de la première diode et dont la cathode est polarisée négativement et connectée à l'émetteur dudit premier transistor, le point (S) de liaison entre les deux diodes constituant la sortie de la première voie (2). 6. Circuit débruiteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première voie (1) est constitué d'un filtre passe-bas (4) suivi d'un premier amplificateur suiveur (11), le sommateur (10) étant composé d'une résistance (R5) recevant la sortie de la première voie à sa première extrémité et dont la deuxième extrémité est connectée au point de sortie (S), et d'un deuxième amplificateur suiveur (16) délivrant le signal de sortie (VS) amplifié. 7. Circuit débruiteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les valeurs positive et négative de seuil de potentiel de réglage (+VA et Vg) sont centrées autour du potentiel zéro volt de référence. 8. Procédé pour débruiter un signal vidéo caractérisé en ce qu'il comprend les phases successives suivantes - séparer le signal en deux composantes haute fréquence (HF) et basse fréquence (BF) selon deux spectres juxtaposés de fréquences; - éliminer la composante haute fréquence lorsque son potentiel est compris entre deux valeurs déterminées de seuil (+V, +VA et -V, -VB) - sommer les composantes haute fréquence traitée et basse fréquence pour constituer le signal vidéo traité.