Brevet FR2600478A1 — publié le 19871224

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif que l'on peut utiliser pour geler une image de télévision d'une scène qui contenait, à l'origine, des parties mobiles. Il est quelquefois souhaitable de geler le mouvement dans une image de télévision afin de produire une image arrêtée. Une image gelée, par exemple, peut être transmise sur un canal d'étroite largeur de bande vers un emplacement à distance, ou bien un moment particulier dans une séquence 10 d'une action qui est transmise par le signal de télévision peut être gelé dans le récepteur de manière à pouvoir l'étudier plus profondément. Un dispositif de l'art antérieur capable de geler une image mobile de télévision comprend usuellement une mémoire de trame simple ou double o est introduite l'information de télévision et d'o la même information est récupérée pour une transmission ou visualisation subséquente. L'image de télévision est gelée en inhibant le processus d'écriture de manière que les données contenues 20 dans la mémoire au moment o l'écriture a été inhibée soient lues de manière répétitive pour une transmission ou visualisation subséquente. Si la mémoire se compose d'une mémoire d'une trame simple, alors cette trame peut être répétée d'une manière 25 entrelacée pour produire la trame double de l'information qui est transmise ou visualisée. Si la mémoire comprend une mémoire de trame double, il est nécessaire de modifier l'opération de lecture pendant une opération gelée parce que, pendant le processus d'écriture qui a précédé l'opéra30 tion de gel,il peut y avoir eu des changements du contenu de la scène entre les deux trames simples, du fait du mouvement. Si la trame double en mémoire était extraite de manière répétée pour former le signal vidéo représentant 35 la scène gelée, il se produirait un certain papillotement du fait du mouvement. Le papillotement du mouvement peut être inhibé en n'utilisant qu'une seule des deux trames simples. L'inconvénient principal d'une telle solution réside dans la réduction de la résolution verticale parce que l'utilisation d'une seule trame simple coupe en deux la largeur de bande verticale. Il est souhaitable de produire une image gelée offrant une pleine résolution verticale sans introduire des artefacts de mouvement. Selon les principes de la présente invention, des trames simples successives d'une information vidéo de télévision sont produites par un interpol-ateur répondant à un signal d'entrée vidéo. Ces trames simples successives sont appliquées à l'entrée d'un premier dispositif de stockage de trames simples. Des trames simples successives du signal d'entrée vidéo sont appliquées à l'entrée d'un second dispositif de stockage de trames simples, de manière à correspondre, dans le temps, à celles produites par l'interpolateur. Les lignes de ces dispositifs respectifs de mise en mémoire de trames simples sont répétitivement séquencées pour produire un signal vidéo représentant l'image de télévision gelée. L'interpolateur produit des trames simples successives qui, lorsqu'elles sont visualisées avec des trames simples correspondantes du signal d'entrée vidéo, minimisent des artefacts induits par le mouvement sans dégrader indûment la résolution verticale. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en se référant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention 30 et dans lesquels: - la figure 1 illustre un dispositif mettant les principes de la présente invention en application; - la figure 2 illustre un interpolateur que l'on peut utiliser dans le dispositif illustré à la figure 1; 35 et - la figure 3 montre un autre mode de réalisation d'un interpolateur que l'on peut utiliser dans le dispositif illustré à la figure 1. Sur la figure 1, une borne 5 d'entrée vidéo est couplée à une source (non représentée) d'au moins une composante d'un signal vidéo composite, telle que la composante de luminance Y. La borne d'entrée vidéo 5 est couplée aux orifices d'entrée d'une première mémoire de tramessimples 10 et d'un interpolateur 30. L'orifice de sortie de l'interpolateur 30 est couplé à un orifice d'entrée d'une autre mémoire de tramessimples20. Les orifices de sortie des mémoires de trames 10 et 20 sont reliés aux bornes respectives d'une unité de séquencement , illustrée la figure 1 sous la forme d'un sectionneurinverseur. Le pôle de l'interrupteur 40 est couplé à une borne de sortie vidéo 45. Une borne d'entrée de gel 55 est couplée à une source (non représentée) d'un signal qui est produit lorsque l'on souhaite produire une image gelée. Ce signal peut par exemple être produit par un interrupteur qui est actionné sous la commande de l'utilisateur lorsqu'il souhaite geler l'image de télévision. La borne d'entrée 55 du signal gelé est couplée aux bornes d'entrée de validation des deux mémoires de trames 10 et 20. En fonctionnement, l'interpolateur 30 produit un signal Yi représentant des trames simples successives de l'information d'image à partir du signal d'entrée vidéo Y. 25 Lorsque les trames simples interpolées sont visualisées avec des trames simples correspondantes du signal d'entrée vidéo, une image est produite dans laquelle les artefacts de mouvement sont diminués sans réduire indûment la résolution verticale. Un tel interpolateur sera décrit en 30 détail cidessous. Lorsqu'un signal de validation est reçu à la borne 55 de signauxd'entrée de gel, les mémoires de trames simples et 20 mémorisent chacune une trame simple de l'information et commencent à produire de manière répétitive la 35 trame simple stockée à leur orifice de sortie. La mémoire 10, à ce moment, contient une trame simple d'image de télévision donnée et la mémoire 20 contient une trame simple d'image interpolée qui correspond à la trame simple d'image de télévision donnée. Afin que des trames simples correspondantes soient disponibles aux orifices d'entrée des deux mémoires 10 et 20 simultanément., un élément à retard-d'équilibrage 50, qui produit un signal retardé de luminance Yd, peut être requis entre la borne d'entrée vidéo 5 et l'orifice d'entrée de la mémoire 10 comme cela est illustré en tracé fantôme. Le retard introduit par le moyen à retard d'équilibrage 50 sera égal au retard-intro10 duit par l'interpolateur 30 entre l'orifice 5 d'entrée de signaux vidéo et la mémoire 20. Lorsqu'une trame double de l'information d'image de télévision est stockée collectivement dans les mémoires 10 et 20 de trames simples, l'information de la trame simple 15 d'image de télévision donnée et de la trame simple d'image de télévision interpolée est disponible aux orifices de sortie des mémoires 10 et 20. Le séquenceur 40 choisit des lignes des mémoires 10 et 20 et les met en séquence pour produire un signal vidéo représentant l'image gelée. Le 20 circuit de mise en séquence 40 peut,par exemple,laisser passer la totalité des lignes de la mémoire 10 pour produire une première trame simple d'image de télévision puis laisser passer la totalité des lignes de la mémoire 20 pour produire une seconde trame simple formant un signal vidéo entrelacé de télévision. Alternativement, le circuit de mise en séquence peut alternativement laisser passer une seule ligne de la mémoire 10 et une seule ligne de la mémoire 20, pour produire un signal vidéo de télévision à balayage progressif. La figure 2 montre un mode de réalisation d'un interpolateur 30 qui contient un élément à retard d'équilibrage 50 nécessaire pour assurer une bonne correspondance des signaux interpolés (Yi) et non interpolés (Yd). Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, la composante 35 de luminance d'un signal vidéo composite a été séparée de la composante de chrominance dans une étape antérieure de traitement en utilisant, par exemple, des filtres standards en peigne d'un type connu. Des interpolateurs similaires pourraient être construits pour les composantes I et Q de la portion de chrominance du signal vidéo. L'interpolateur illustré à la figure 2 comprend une borne d'entrée 31 de réception du signal de luminance Y à interpolerde la borne d'entrée vidéo 50 (de la figure 1). La borne d'entrée 31 est couplée à l'entrée d'un circuit faisant la moyenne des trames doubles (généralement indiqué en 402) comprenant un additionneur 404 ayant une première 10 entrée connectée directement à la borne 31 et une seconde entrée connectée à la borne 31 par une connexion en cascade de trois unités à retard (406-410) ayant des retards (par rapport à la borne 31) de 263 H, 1-H et 261 H,o H correspond à la période d'une ligne horizontale. Le retard 15 total est d'une période d'une trame double (525 lignes dans le système NTSC) et le signal (S3) à la sortie de l'additionneur 404 représente la somme des éléments d'image séparés d'une trame double. Ce signal (S3) est atténué par un facteur de deux dans l'unité 412 pour normaliser le signal de somme et produire une moyenne des éléments d'image séparés d'une trame double. Le signal S4 de sortie est une estimation des éléments d'image dans la ligne interstitielle de la trame simple intermédiaire. Le retard du signal interpolé S4 à travers le filtre25 402 est effectivement égal à la moitié des retards totaux des unités 406-410 ou 262,5 lignes (en supposant NTSC). Le signal S4 est de plus retardé par l'unité 414 à retard de 1-H pour produire un signal S5 ayant un retard total, par rapport à la borne d'entrée 31,de 263,5 lignes. Le signal S5 peut contenir des artefacts de mouvement. Comme c'est la moyenne de deux trames simples, la résolution temporelle (mouvement) est divisée par deux. Si quelque chose se déplace d'une trame simple à l'autre, l'objet mobile visualisé résultant peut présenter des bords 35 dentelés et être brouillé du fait du processus de formation de la moyenne des trames doubles. Les artefacts de mouvement sont corrigés par un signal S6 de compensation du B mouvement qui est ajouté au signal S5 dans l'additionneur 450. Le signal S6 de compensation du mouvement contient une estimation de la résolution temporelle manquant de la ligne interstitielle interpolée d'une trame double. Il peut être produit à la manière suivante. Une seconde estimation de la ligne interstitielle dans lE trame simple intermédiaire est produite à partir de la moyenne des lignes verticalement adjacentes dans la trame simple intermédiaire. Cette estimation a une pleine 10 résolution temporelle, mais a essentiellement la moitié de la résolution verticale. Le circuit 430 de formation de la moyenne produit l'estimation verticalement interpolée entre trames simples des éléments d'image dans la ligne interstitielle. Ainsi, il y a deux estimations de 15 chaque élément d'image qui coincident dans l'espace et dans le temps. L'estimation interpolée d'une trame double a une pleine résolution verticale mais essentiellement une demi-résolution temporelle. L'estimation verticalement interpolée a une pleine résolution temporelle mais essen20 tiellement une demi-résolution verticale. L'estimation verticalement interpolée contient la résolution temporelle qui manque de l'estimation interpolée d'une trame double. Afin d'extraire la résolution temporelle manquant de la trame simple verticalement 25 interpolée, il est nécessaire d'équilibrer le détail vertical. Cela est fait par un autre circuit 440 faisant la moyenne qui atténue le détail vertical du signal interpolé d'une trame double. Avec le détail vertical supprimé en quantités égales dans le signal de trame double et le 30 signal dont la moyenne est faite verticalement, la différence entre les deux signaux peut représenter le mouvement avec précision. Le signal de différence S6 est combiné au signal de la moyenne d'une trame double pour corriger les artefacts de mouvement sur une base continue 35 sans nécessiter de changer la production d'une trame double gelée comme on l'a décrit dans l'art antérieur dont il a été question ci-dessus. Par ailleurs, comme le signal de compensation n'enlève que les artefacts de mouvement, le signal de sortie possède toujours le contenu total du détail vertical du signal vidéo d'entrée d'origine. Le premier circuit 430 faisant la moyenne comprend 5 un additionneur 432 qui ajoute les signaux d'entrée et de sortie de l'unité à retard 408 et un atténuateur 434 qui divise la somme par deux. Le signal résultant S7 représente la moyenne des lignes dans une trame simple immédiatement au-dessus et en dessous de la ligne interpolée produite 10 par le filtre 402. Le second circuit 440 faisant la moyenne, qui équilibre le détail vertical dans l'estimation de la moyenne des trames doubles de la ligne interstitielle, comprend un filtre vertical à réponse impulsionnelle définie à trois prises, ayant des coefficients de pondération de 0,25, 0, 5 et 0,25. Le circuit 440 faisant la moyenne se compose d'un additionneur 441 ayant une première entrée couplée via l'atténuateur 442, à l'entrée de la ligne à retard 414, une seconde entrée couplée à la sortie 20 de la ligne à retard 414 via l'atténuateur 443 et une troisième entrée couplée à la sortie de la ligne à retard 445 via l'atténuateur 444. Les circuits 430 et 440 faisant la moyenne sont différents, par leur structure. Le filtre 430 est un 25 filtre "à deux prises" et le filtre 440 est un filtre "à trois prises". Les formes ou types de filtres différents sont utilisés afin d'assurer que le signal verticalement interpolé S7 retardé d'une trame simple sera en bonne correspondance dans le temps avec le signal interpolé d'une trame double et verticalement interpolé S8. Le retard, pour chaque filtre, est de 263,5 lignes relativement au signal d'entrée vidéo Y. Le filtre 430 produit un signal verticalement en moyenne -S7 avec le détail vertical atténué. le circuit 440 formant la moyenne produit 35 un signal S8 en moyenne de trame double avec détail vertical atténué. La différence entre les signaux S7 et S8 (c'est-à-dire le signal S9 produit par un soustracteur 461 dans le circuit de sortie 460, comme le soustracteur 461, le filtre 462 et l'additionneur 450), représente ainsi le mouvement entre trames doubles sans contamination par des composantes de détail vertical du signal d'entrée de luminance Y. Bien qu'ils soient différents, par leur structure, les circuits faisant la moyenne 430 et 440 ont été choisis pour produire des caractéristiques de transfert dont les caractéristiques de bande passante sont presque correspondantes. Chacune a un zéro à un multiple impair de la moitié de la fréquence horizontale du signal d'entrée vidéo. Les circuits faisant la moyenne,en conséquence, ont des caractéristiques similaires de transfert et des caractéristiques temporelles correspondant exactement (en effet les signaux S7 et S8 sont également retardés). La différence entre les caractéristiques de transfert des circuits 430 et 440 comprend une composante résiduelle de détail vertical, qui est enlevée du signal S9 20 au moyen d'un filtre passe-haut 462 (comme 0,5 MHz) qui applique le signal de correction de mouvement S6 à l'additionneur 450 dans le circuit de sortie 460. Le signal interpolé de luminance Yi, à la borne de sortie 33, est appliqué à la mémoire de trame simple 20 25 de la figure 1. Le signal retardé de luminance Yd, à la borne de sortie 32 correspond, dans le temps, au signal Yi et est appliqué à la mémoire de trame simple 10 de la figure 1. Lorsque ces deux trames sont visualisées ensemble, il en résulte une image ayant des artefacts réduits de 30 mouvement et une pleine résolution verticale. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation d'un dispositif à trame double de gel illustré à la figure 1. Le dispositif de la figure 3 comprend des mémoires de trames simples 10 et 20 et un interpolateur 30. 35 Les éléments de la figure 3 qui sont semblables à ceux de la figure 2 sont identifiés par les mêmes chiffres de référence, fonctionnent de manière identique et ne seront pas décrits en détail ci-dessous. Sur la figure 3, l'interpolateur illustré sur la figure 2 est modifié à la manière suivante. La sortie de l'unité à retard 408 est couplée à une première entrée A d'une unité à retard 411. La sortie de l'additionneur 450 est couplée à une seconde entrée B de l'unité à retard 411. Les unités à retard 406 et 411 se composent toutes deux de mémoires de lecture/écriture et montage associé pour commander l'adressage, la lecture de et l'écriture dans 10 les mémoires. La sortie de l'unité à retard 406 est couplée à une borne de sortie 34, qui est couplée à une borne d'entrée de l'unité de séquencement 40 de la figure 1. La sortie de l'unité à retard 411 est couplée à une borne de sortie 15 35, qui est couplée à une autre borne d'entrée de l'unité de séquencement 40 de la figure 1. La borne d'entrée de gel 55 est couplée à un orifice d'entrée d'une unité à retard 470 et à une borne d'entrée de commande de l'unité à retard 411. L'orifice de sortie de l'unité à retard 470 20 est couplé à une borne d'entrée de commande de l'unité à retard 406. En fonctionnement, l'unité à retard 406 fonctionne également comme la mémoire de tramessimples10. Pendant les opérations normales, la mémoire de lecture/écriture 25 dans l'unité à retard 406 fonctionne en mode de lecture puis écriture. En effet, l'adresse de l'emplacement contenant l'élément d'image qui est retardé de 263 intervalles d'une ligne relativement au signal vidéo d'entrée Y est produite et appliquée à la mémoire de lecture/écriture. 30 Cet élément d'image est alors extrait de l'emplacement adressé dans la mémoire et est appliqué à l'additionneur 432 et à l'unité à retard 408. L'élément d'image plus récent à la borne d'entrée 31 est alors introduit au même emplacement et le cycle est répété. Lorsque le signal d'entrée de gel retardé est reçu de l'unité à retard 470, l'unité à retard 406 est conditionnée pour remettre les données précédemment stockées en circulation. Dans ce mode de fonctionnement, l'écriture dans la mémoire est inhibée. Au contraire, les adresses sont produites à la manière normale mais seules les opérations de lecture sont accomplies. L'information retardée est disponible à la borne de sortie 34, qui est couplée à un pôle de l'interrupteur 40 de la figure 1. L'unité à retard 411 fonctionne comme la mémoire de tramessimples20. L'unité à retard 411 comprend une mémoire pouvant stocker 263 lignes horizontales de l'infor10 mation. Pendant des opérations normales, l'unité 411 fonctionne en mode modifié de lecture puis écriture. L'adresse de l'emplacement contenant l'élément d'image retardé de 261 intervalles d'une ligne horizontale relativement à la borne d'entrée A est produite et appliquée à la mémoire de 15 lecture/écriture. L'élément d'image à l'emplacement adressé est lu de la mémoire et est appliqué à l'additionneur 404. Alors, l'adresse de l'emplacement contenant l'élément d'image retardé de 263 intervalles d'une ligne horizontale relativement à la borne d'entrée A est produite 20 et appliquée à la mémoire. L'élément d'image à la borne d'entrée A est introduit à l'emplacement adressé et le cycle est répété. En tout moment, la mémoire contient l'information des 263 lignes horizontales précédentes. Lorsqu'un signal d'entrée de gel est reçu à la 25 borne d'entrée 55, l'unité à retard 411 commence une séquence de deux modes de fonctionnement. Dans le premier mode, les éléments d'image retardés de 261 lignes horizontales relativement à la borne d'entrée A sont extraits de la mémoire et appliqués à l'additionneur 404. Cependant, les éléments d'image dans la mémoire, qui sont retardés de 263 intervalles d'une ligne horizontale relativement à la borne d'entrée A,sont recouverts par les éléments d'image de la borne d'entrée B, qui représentent les lignes interstitielles estimées dont le mouvement est compensé. Pour les 263 intervalles d'une ligne horizontale qui suivent, l'additionneur 404 reçoit les éléments retardés d'image qu'il faut pour bien accomplir la formation de la moyenne. l1 De plus, l'unité à retard 411 stocke 263 lignes horizontales des lignes interstitielles estimées dont le mouvement est compensé. A la fin de 263 intervalles d'une ligne horizontale, l'unité à retard 411 contient une trame simple de lignes interstitielles estimées dont le mouvement est compensé. Le second mode de fonctionnement est le mode de lecture répititive seul. Dans ce mode, l'écriture dans la mémoire est inhibée. Au contraire, des adresses sont produites à la manière normale mais seules les opérations de lecture sont accomplies. Le dispositif selon la présente invention peut être réalisé sous forme de données continues ou de données échantillonnées. Les mises en oeuvre de données échantil15 lonnées peuvent être sous forme numérique ou analogique. R E V E N D IC ATIO N S 1.- Procédé pour geler une image de télévision, du type comprenant l'étape de: stocker l'une de trames simples successives d'au moins une composante d'un signal vidéo d'entrée; caractérisé par les autres étapes de: produire des trames simples successives de lignes interstitielles en moyenne de trame double dont le mouvement est compensé, à partir dudit signal vidéo d'entrée; stocker l'une desdites trames simples successives de lignes interstitielles qui correspondent à ladite trame simple stockée dudit signal vidéo d'entrée; séquencer répétitivement des lignes desdites trames simples stockées dudit signal vidéo d'entrée et des lignes 15 interstitielles pour former un signal vidéo représentant une image de télévision gelée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de séquencement comprend les étapes de: choisir une ligne de la trame simple du signal vidéo d'entrée stocké pour incorporation dans ledit signal vidéo; puis choisir une ligne de la trame simple produite stockée pour inclusion dans ledit signal vidéo; et répéter les deux étapes ci-dessus pour des lignes successives dans les trames simples vidéo d'entrée stockées et dont le mouvement est compensé pour former un signal vidéo à balayage progressif. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape précitée de séquencement comprend les 30 étapes de: choisir des lignes successives de la trame simple vidéo d'entrée stockée pour incorporation dans ledit signal vidéo; puis choisir des lignes successives de la trame simple produite stockée pour incorporation dans le signal vidéo; et répéter les deux étapes ci-dessus pour former un signal vidéo entrelacé. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de production comprend les étapes de: faire la moyenne des trames doubles du signal vidéo d'entrée pour former un signal contenant éventuellement des artefacts de mouvement; faire la moyenne verticalement du signal dont la moyenne des trames doubles est faite pour atténuer le 10 détail vertical; faire la moyenne verticalement d'un signal d'entrée vidéo retardé d'une trame simple pour atténuer le détail vertical; combiner les résultats des trois étapes ci-dessus 15 pour produire un signal vidéo interpolé d'une trame double et dont le mouvement est compensé. 5.- Dispositif pour geler une image de télévision, du type comprenant: une source de signaux vidéo d'entrée représentant 20 ladite image de télévision; un premier moyen couplé à ladite source pour stocker une trame simple de l'image de télévision; caractérisé par un moyen couplé à ladite source pour produire des 25 trames simples successives de lignes interstitielles interpolées de trame double et dont le mouvement est comprensé; un second moyen (20) couplé audit moyen générateur pour stocker ladite trame simple produite; un moyen (40) couplé auxdits premier et second moyens de stockage pour séquencer de manière répétitive des lignes des trames simples d'entrée vidéo stockées et dont le mouvement est compensé afin de former un signal vidéo représentant une image de télévision gelée. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé 35 en ce que le moyen générateur de trames comprend: un moyen d'entrée couplé à la source; un premier moyen (402) faisant la moyenne couplé- au moyen d'entrée pour produire un signal de sortie de la moyenne de trame double tendant à présenter des artefacts de mouvement; un second moyen faisant la moyenne (430) couplé audit moyen d'entrée pour produire un signal de sortie en moyenne verticalement ayant des éléments d'image coïncidant dans l'espace et dans le temps avec des éléments correspondants d'image du signal de sortie vidéo en moyenne de trame double et ayant une composante de détail vertical supprimée 10 d'une quantité donnée; un troisième moyen (440) faisant la moyenne couplé au premier moyen faisant la moyenne pour atténuer une composante de détail vertical du signal de sortie vidéo en moyenne d'une trame double sensiblement de ladite 15 quantité donnéepour produire un autre signal vidéo de sortie; et un moyen de sortie pour combiner les signaux vidéo à la sortie des premier, second et troisième moyens faisant la moyenne pour produire un signal de sortie vidéo inter20 polé de trame double dont le mouvement est compensé.