Brevet FR2613568A1 — publié le 19881007

Système de télévision avec restitution de composante conti nue L'invention concerne une source de signal destinée à transmettre à des dispositifs de restitution d'image un signal de télévision doté de composantes de luminance et de chrominance et comprenant notamment, lorsqu'il est en bande de base, une composante continue et des signaux à fréquence basse, la source étant munie de moyens pour isoler un signal représentant la composante continue et les signaux à fréquence basse. Une telle source est utilisée dans des systèmes de télévision, aussi bien dans des émetteurs de télévision par voie hertzienne, que dans des systèmes de télévision en circuit fermé. L'invention concerne également un dispositif de restitution d'image, notamment un récepteur de télévision ou un moniteur destiné à recevoir un signal de télévision délivré par la source selon l'invention, comportant des doyens pour restituer un signal de télévision en bande de base sans sa composante continue ni celles à fréquence basse. I1 est de pratique courante dans les système de télévision de ne pas transiettre ou de supprimer la composante continue et les composantes à fréquence très basse du signal de télévision. Une technique dénommée "clampage" permet en effet de reconstituer une estimation suffisante des composantes du signal ainsi supprimées. Elle consiste à multiplexer temporellement avec le signal de télévision à fréquence ligne, un signal de référence de courte durée dit de clamp", de niveau spécifié (niveau du noir par exemple) et de position définie par exemple par rapport au signal de synchronisation de ligne. La présence de ce signal permet de reconstituer à la réception la composante continue et les composantes à fré quence basse. Dans les nouveaux standards de télévision, où sont associées des parties analogiques pour l'image et des parties numériques pour le son, pour la synchronisation, et pour des données, le problème de la restitution de composante continue est actuellement résolu au moyen d'un clampage à peu près classique. Un système destiné à de tels standards et faisant notamment appel au clampage est décrit dans la demande de brevet français n0 86-01471 de la Demanderesse. La technique de clampage présente cependant l'inconvénient de convertir en composantes de bruit à fréquence basse ou bruit de clamp les bruits erratiques continus de fréquence élevée qui durant la transmission ont.été superposés au signal d'origine. Ces bruits de clamp deviennent rapidement visibles lorsque la puissance des bruits erratiques continus augmente. On montre qu'il est d'autant plus difficile dans la technique de clampage ci-dessus décrite de s'affranchir de cette imperfection que la durée du signal de référence est plus réduite. L'obtention d'une image de très haute qualité ne peut être satisfaite par de tels moyens : dans les systèmes de télévision du type PAL, SECAM ou NTSC, les défauts de qualité inhérents à leur nature masquaient les imperfections résultant du bruit de clamp. Dans les nouveaux systèmes de télévision utilisant le multiplexage temporel des composantes, ces imperfections deviennent rédhibitoires. Des variantes et améliorations au clampage simple ont été proposées. Par exemple le document US-P-3418425 décrit un système d'émission dans lequel, avant d'être transmis, le signal est soumis à un traitement au cours duquel un signal représentant la composante continue et les fréquences très basses est séparé du signal principal dans le but de réduire des oscillations parasites introduites par les amplificateurs. L'objet essentiel de ce système ne concerne pas le problème de la restitution de composante continue à la réception. En ce qui concerne la réception, le document DE-P-1139538 décrit un système qui comporte des moyens pour engendrer un signal de correction représentant les fréquences basses et la composante continue, et pour ajouter ce signal de correction au signal de télévision. Toutefois, la génération de la partie de courant continu de ce signal de correction fait appel de façon connue à une technique de clampage. L'invention fournit un nouveau système, qui comprend des dispositifs concernant le traitement du signal à la source et aussi pour sa restitution, qui ne fait pas appel aux techniques habituelles de clampage et est particulièrement adapté aux nouveaux standards de télévision dans lesquels certaines données sont transmises numériquement, tels que D2MAC ou CRAC. Un circuit pour une source de signal de télévision selon l'invention est notamment remarquable en ce qu'il comporte des moyens pour fournir périodiquement des valeurs numériques représentant la composante continue et les signaux à fréquences basses, et des moyens pour sérialiser lesdites valeurs numériques et les multiplexer temporellement avec le signal analogique de télévision, en vue de les transmettre avec lui. Dans le cas où les circuits vidéo de ladite source utilisent un traitement analogique du signal, lesdits moyens pour fournir périodiquement des valeur numériques sont avantageusement constitués par un convertisseur analogique/numérique disposé en sortie d'un filtre passe bas ou d'un intégrateur. Dans le cas où un circuit vidéo de ladite source utilise un processeur d'échantillonnage numérique du signal vidéo, les moyens pour fournir périodiquement des valeurs nusériques représentant les composantes continue et basse fréquence sont avantageusement constitués par un circuit calculateur numérique qui calcule l'amplitude de la composante continue et des fréquences basses à partir des échantillons numériques de l'amplitude du signal vidéo. Un circuit pour un dispositif de restitution d'ima- ge selon l'invention comportant des moyens pour restituer un signal analogique de télévision en bande de base sans sa com posante continue ni celles à fréquence basse est remarquable en ce qu'il comporte des moyens pour extraire, à partir du signal reçu, des données numériques décrivant la composante continue et les fréquences basses, et des moyens pour ajouter la composante ainsi obtenue au signal vidéo proprement dit. Dans une forme de réalisation particulière, un tel circuit est notamment remarquable en ce qu'il est muni d'un convertisseur numérique/analogique pour engendrer, à partir desdites données numériques extraites du signal reçu, un signal analogique représentant la composante continue et les signaux à fréquence basse, et d'un additionneur analogique pour ajouter ce signal analogique au signal de télévision en bande de base. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés décrivant des exemples non limitatifs fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un schéma synoptique d'un circuit selon l'invention faisant partie d'une source. La figure 2 est un schéma synoptique d'un circuit selon l'invention faisant partie d'un récepteur. Les figures 3 à 5 représentent des formes d'onde destinées à illustrer le fonctionnement du système Une source de signal de télévision comporte entre autres une fonction de génération d'un signal de télévision en bande de base doté de composantes de luminance et de chrominance et comprenant notamment une composante continue et des signaux à fréquence basse. Cette fonction connue ne fait pas partie de l'invention, et n'est donc pas représentée. Le circuit selon l'invention peut être situé par exemple dans un émetteur de télévision. Il y est placé alors entre le générateur de signal de télévision en bande de base et un circuit de modulation et d'émission. Le signal analogique de télévision est introduit sur la borne 1 du circuit de la figure 1 et amené à l'amplificateur 17 à gain réglable dont la sortie 2 fournit le signal à un multiplexeur 20. Ce multiplexeur est présent dans le cas des standards semi-nusériques comme D2MAC-paquets pour introduire en multiplexage temporel des données numériques concernant notamment le son, des données, et la synchronisation. La définition du format des données numériques est large et de nombreuses possibilités de définitions sont ouvertes, un code informatif est utilisé dont la lecture préliminaire indique, pour la réception, quelle est l'organisation des paquets de bits ultérieurs. Ce multiplexeur 20 reçoit les données numériques en question sur une connexion 30 qui peut être une connexion pour transmission en série sur laquelle sont amenés au moment opportun des bits engendrés par un circuit extérieur connu et non représenté. La connexion 30 peut aussi être un bus pour la transmission en parallèle des données, auquel cas les fonctions de sérialisation et de synchronisation sont assurées de façon connue à l'intérieur du multiplexeur 20. Ce dernier délivre donc sur la borne de sortie 3 un signal dans lequel le signal analogique vidéo de la connexion 2 et les données numériques de la connexion 30 sont multiplexées temporellement. La connexion 2 comporte une autre partie qui amène le signal vidéo à un bloc 19 dans lequel figure le symbole d'un filtre passe-bas. En pratique il y a plusieurs façon d'isoler un signal représentant la composante continue et les signaux à fréquence basse : un filtre passe-bas de l'un des nombreux types connus peut effectivement être utilisé. Cela peut aussi etre un intégrateur, par exemple du type connu dit "in- tégrateur de Millet Un filtre passe-bas particulier est a vantageusement réalisé en plaçant un condensateur de liaison sur le chemin du signal vidéo et en soustrayant au moyen d'un circuit différentiel le signal avant le condensateur du signal après ce condensateur.Le signal en sortie du circuit différentiel représente alors la composante qui a été supprimée par le condensateur de liaison, c'est-à-dire la composante continue et les fréquences basses. Ce signal fourni sur la connexion 4 est amené à un convertisseur analogique/numérique 21 et converti par ce dernier en une valeur numérique fournie sur la connexion 5. Une horloge non représentée fournit périodique ment au convertisseur 21 un ordre de conversion. La connexion 5 amène les valeurs numériques au multiplexeur 20. Ce dernier en assure la sérialisation et le multiplexage avec le signal vidéo de la même manière qu'il le fait de façon connue pour les données amenées sur la connexion 30. Les données numériques représentent désormais une valeur absolue qui ne sera plus modifiée par les conditions de transmission. Au contraire, les signaux analogiques peuvent être modifiés selon ces conditions de transmission et les caractéristiques de gain des différents circuits rencontrés sur leur chemin. C'est pourquoi il est nécessaire d'assurer une correspondance en les valeurs numériques et analogiques. Ceci peut hêtre obtenu de différentes manières. Une manière simple consiste à amener le signal vidéo à une valeur spécifiée avant d'en isoler les composantes continue et basse fréquence. A cet effet le signal amené à la borne 1 peut être un signal normalisé. Si ce n'est pas le cas, un régulateur d'amplitude est utilisé, constitué des circuits 16, 17. Le circuit 16 mesure l'amplitude moyenne des signaux vidéo.Il est avantageux de se baser sur les périodes de ce signal dont l'amplitude est connue, par exemple pendant les retours de trame, pour éviter l'effet perturbateur des variations de contenu d'image. La mesure d'amplitude fournit un signal analogique sur la connexion 6 qui est reliée à l'entrée de commande de gain de l'amplificateur à gain variable 17, pour régler ce dernier de façon à obtenir en sortie une amplitude moyenne spécifiée. Le réglage est ici effectué de façon absolue. L'entrée du circuit de mesure 16 pourrait être aussi reliée à la sortie de l'amplificateur 17, procurant alors un réglage par asservissement. Une autre méthode peut aussi être utilisée, dans laquelle l'amplificateur à gain réglable n'est plus nécessaire. C'est pourquoi un chemin de signal en pointillé, courtcircuitant l'amplificateur 17, est représenté. Cette autre méthode consiste à relier par une connexion 7, représentée en pointillé pour illustrer qu'il s'agit d'une variante, la sortie du circuit 16 de mesure de l'amplitude à une entrée de référence du convertisseur analogique-numérique. Cela signifie que la valeur numérique issue de ce convertisseur représente alors non pas une valeur absolue, mais le rapport entre la valeur à mesurer sur la connexion 4 et la valeur de référence de conversion sur la connexion 7. Dans une source de signal D2MAC, le signal vidéo est comprimé et multiplexé temporellement. Pour réaliser ces manipulations, une des solutions possibles est de procéder à un traitement numérique. Dans ce cas, un signal de télévision, constitué d'échantillons numérisés de mesure d'amplitude, est disponible dans la source, et sa composante continue et à très basse fréquence peut en être extraite par des moyens de calcul connus. Alors le filtre passe bas 19 suivi du convertisseur analogique/numérique 21 sont remplacés par un calculateur numérique réalisant une fonction équivalente, pour fournir une représentation numérique de l'amplitude des composantes continue et à très basse fréquence.Le signal numérique vidéo étant lui-m5me normalisé par rapport à une référence d'amplitude, le dispositif de normalisation d'amplitude 16, 17 n'est plus nécessaire au moins en ce qui concerne la définition de la composante continue. Le signal vidéo est dans tous les cas sous la forme analogique au niveau de la sortie de signal sur la borne 3, et ladite représentation numérique lui est ajoutée au moyen du multiplexeur 20. Un dispositif de restitution d'image comporte des moyens pour restituer un signal vidéo en bande de base. Ces moyens non représentés, qui. ne font pas partie de l'invention comprennent par exemple, dans le cas d'un récepteur de télévision, un circuit de syntonisation, un circuit changeur de fréquence et un amplificateur suivi d'un démodulateur. Le signal en bande de base ainsi restitué comporte dans le cas d'un standard tel que D2NAC-paquet, à la fois des composantes de luminance et de couleur et des paquets de bits représentant des valeurs numériques, et notamment, selon l'invention, une valeur numérique représentant l'amplitude instantanée de la composante de courant continu et à très basse fréquence. Ce signal est fourni sur la borne 8 du circuit de la figure 2.Il traverse un filtre passe-haut sur lequel on reviendra plus loin, puis est amené par la connexion 9 à un amplificateur à gain réglable 17 dont la sortie est reliée par une connexion 10 à l'entrée d'un additionneur analogique 24 dont la sortie fournit sur la borne 11 le signal de télévision avec ses composantes continue et basse fréquence reconstituées. La connexion 9 est aussi reliée à l'entrée d'un démultiplexeur 23 dont la fonction est de reconnaitre les paquets de données numéri ques dans le signal, et de les décoder. Un tel démultiplexeur est présent dans tout récepteur D2XAC paquet et à ce titre est connu de l'homme du métier. Il fournit sur une connexion 31 les données habituellement disponibles selon ce standard.On peut faire à propos de cette connexion les mêmes commentaires qu'à propos de la connexion 30 de la figure 1. On suppose ici que la fonction de mise en parallèle des bits pour constituer des mots et leur sélection dans le temps est réalisée par le démultiplexeur 23. Celui-ci fournit ainsi, sur la connexion 13, le mot sélectionné qui concerne l'amplitude instantanée de la composante continue et basse fréquence. Ce mot est amené à un convertisseur numérique/analogique 22 qui fournit et ain- tient sur la connexion 4 une grandeur analogique représentant la valeur instantaneé des composantes continue et très basse fréquence, c'est-à-dire une correction qui est ajoutée dans l'additionneur 24 au signal de télévision. Un circuit 16 auquel est amenée la connexion 9 délivre un signal proportionnel à l'amplitude moyenne du signal de télévision. Ce signal proportionnel est amené par la connexion 15 à l'entrée de réglage de gain de l'amplificateur 17. L'ensemble des éléments 16, 17 constitue donc un régulateur de l'amplitude du signal de télévision disposé avant l'additionneur 24. Comme dans le cas. de l'émetteur, ce signal amené au circuit 16 peut être prélevé en aval de l'amplifica- teur à gain réglable si on désire un asservissement. De meme une autre manière de procéder consiste à ne pas utiliser l'amplificateur 17, mais à amener par la connexion 14 le signal issu du circuit 16 au convertisseur 22 en tant que référence de conversion.Ce convertisseur fournit alors sur la connexion 4 une grandeur proportionnelle au produit de la valeur numérique présente sur la connexion 13 et du signal sur la connexion 14. Bien entendu les valeurs numériques associées à un signal déterminé doivent lui correspondre selon une spécification prédéterminée de façon à assurer la correspondance entre les composantes engendrées à l'émission et celles du récepteur. Le filtre passe haut 19 ou l'intégrateur de l'émetteur présente notamment des caractéristiques de fréquence de coupure, de pente d'atténuation, éventuellement aussi de réponse transitoire déterminées. Le filtre 18 de la figure 2 est en fait une représentation symbolique de tous les éléments de liaison rencontrés en cascade dans le téléviseur avant l'additionneur 24 et dont l'ensemble doit fournir une fonction passe haut qui soit complémentaire de la fonction passe bas 19 à l'émission.L'entrée du circuit de régulation 16 et celle du démultiplexeur 23 peuvent en pratique être placées n'importe où dans cette cascade d'éléments de liaison. Selon la symbolisation de la figure 2 elles pourraient aussi bien etre branchées en amont du filtre 18. Les figures 3 à 5 représentent à titre d'exemple les signaux rencontrés lorsque l'image présente une transition brutale entre 6 lignes blanches et 6 lignes noires. Les références à côté des axes des ordonnées indiquent le numéro de la connexion sur laquelle, dans les figures 1 et 2, est rencontrée la forme d'onde représentée. Sur la figure 3 les six lignes blanches ont une valeur moyenne représentée par la ligne 25, et par la ligne 26 pour les six lignes noires. Dans le récepteur, le passage au travers des condensateurs de liaison symbolisés par le filtre 18 transforme le signal idéal de la figure 3 en le signal de la figure 4 où la valeur moyenne 25 est la même pour les lignes noires et pour les lignes blanches, avec une période de transition 30 entre les deux, correspondant à une variation de charge des condensateurs de liaison. La figure 5 représente le signal issu de l'élément 19 de l'émetteur de la figure 1, dans le cas d'un intégra teur. Dans le cas d'un circuit faisant la différence entre les deux bornes d'une capacité de liaison, le signal aurait à peu près la même forme mais serait lisse. C'est ce signal qui, converti en valeur numérique, multiplexé, transmis, démultiplexé, et reconverti en grandeur analogique est ajouté enfin au signal de la figure 4, pour reconstituer le signal de la figure 3. Les différents choix mentionnés ci-dessus peuvent être faits indépendamment pour l'émetteur et pour le récepteur par exemple on peut très bien réguler l'amplitude sur la connexion 2 dans l'émetteur, et utiliser en réception une conversion à référence variable au lieu de réguler l'amplitude. En outre, dans le cas où le dispositif de restitution d'image comporte déjà un système de régulation de l'amplitude, comme c'est le cas du dispositif décrit dans la demande FR-A-86 01471 déjà citée, ce système de régulation peut suffire et constituer les présents éléments 16, 17 de la figure 2. Dans une forme de réalisation simple, le signal de correction est converti plusieurs fois par trame à des instants remarquables, par exemple toutes les vingt cinq lignes. Il importe peu que ces informations soient ou non envoyées à un instant spécifié. Il suffit qu'elles soient disponibles en temps utile. Dans le cas où le traitement d'image est réalisé de façon numérique dans le récepteur, la valeur des composantes continue et à basse fréquence issue du démultiplexeur peut être ajoutée numériquement aux échantillons numériques successifs de l'image, auquel cas l'additionneur est bien entendu numérique, le convertisseur numérique/analogique ainsi que le régulateur d'amplitude devenant sans objet. Un tel dispositif de restitution d'image comporte néanmoins des moyens pour extraire à partir du signal reçu les données décrivant la composante continue et les fréquences basses et des moyens pour ajouter la composante ainsi obtenue au signal vidéo proprement dit. REVENDICATIONS 1. Système de télévision comportant une source de signal destinée à transmettre à des dispositifs de restitution d'image un signal de télévision doté de composantes de luminance et de chrominance et comprenant notamment, lorsqu'il est en bande de base, une composante continue et des signaux à fréquence basse, la source étant munie de moyens pour isoler un signal représentant la composante continue et les signaux à fréquence basse, caractérisé en ce que cette source comporte des moyens pour fournir périodiquement des valeurs numériques représentant la composante continue et les signaux à fréquence basse du signal vidéo et des moyens pour sérialiser lesdites valeurs numériques et les multiplexer temporellement avec le signal analogique de télévision, en vue de les transmettre avec lui. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour fournir périodiquement des valeurs numériques sont constitués par un convertisseur analogique/numérique disposé en sortie d'un filtre passe bas ou d'un intégrateur. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour fournir périodiquement des valeurs nu métriques sont constituées par un circuit calculateur numérique qui calcule l'amplitude de la composante continue et des fréquences basses à partir des échantillons numériques de l'amplitude du signal vidéo. 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est muni d'un régulateur d'amplitude pour amener l'amplitude du signal de télévision à une valeur spécifiée avant son traitement par le convertisseur. 5. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens pour fournir un signal proportionnel à l'amplitude du signal de télévision, et en ce que ce signal proportionnel est amené à titre de référence de conversion au convertisseur analogique-numérique. 6. Dispositif de restitution d'image destiné à recevoir un signal de télévision engendré par une source selon la revendication 1, comportant des moyens pour restituer un signal analogique de télévision en bande de base sans sa composante continue ni celles à fréquence basse, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour extraire, à partir du signal reçu, des données numériques décrivant la composante continue et les fréquences basses, et des moyens pour ajouter la composante ainsi obtenue au signal vidéo proprement dit. 7. Dispositif de restitution d'image selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est muni d'un convertisseur nusérique/analogique pour engendrer, à partir desdites données numériques extraites du signal reçu, un signal analogique représentant la composante continue et les signaux à fréquence basse, et d'un additionneur analogique pour ajouter ce signal analogique au signal de télévision en bande de base. 8. Dispositif de restitution d'images selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un régulateur de l'amplitude du signal de télévision, disposé avant les moyens pour ajouter les signaux. 9. Dispositif de restitution d'image selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour fournir un signal proportionnel à l'amplitude du signal de télévision, et en ce que ce signal proportionnel est amené à titre de référence de conversion au convertisseur nusérique-ana- logique.