Brevet FR2625061A1 — publié le 19890623

Séparateur de signaux de luminance et de chrominance d'un signal vidéo composite PAL ou SECAM L'invention concerne un procédé de séparation de signaux de luminance et de chrominance d'un signal vidéo composite PAL ou SECAM et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle trouve son application dans les récepteurs de télévision en standards PAL ou SECAM, ainsi que dans tout équipement de télévision où s'effectue la séparation des signaux de luminance et de chrominance a partir d'un signal vidéo composite. Dans tours les systèmes de télévision en couleur il est prévu un circuit de séparation qui à partir du signal vidéo composite, fournit le signal de luminance qui représente l'intensi- té lumineuse en chaque point de l'image ainsi que le signal de chrominance qui représente la couleur d'un point ou d'un groupe de points. Dans le procédé SECAM cette séparation est effectuée au moyen de filtres analogiques. Le filtre restituant la sousporteuse de chrominance est appelé filtre en "cloche" par allusion å la forme de sa courbe de gain en fonction de la fréquence. Le filtre fournissant le signal de luminance est appelé réjecteur de sous-porteuse de chrominance car il élimine cette sous-porteuse dont la fréquence est généralement de 4,286 MHz. Ce procédé de séparation comporte un certain nombre d'inconvénients. D'une part. la séparation est imparfaite et donne lieu aux phénomènes de diaphonies chromatiques connus sous les vocables de "cross-colour" et de "cross-luminance" dans la littérature anglo-saxonne et d'autre part, la restitution de l'information de luminance présente dans le signal vidéo composite est perdue aux fréquences qui sont éliminées par le filtre réjecteur de sous-porteuse de chrominance. Enfin, ce dispositif est sujet, comme tout dispositif de type analogique à des problèmes de réglage et d'instabilité. I1 a été proposé, pour le procédé SECAM, un circuit de séparation des signaux de luminance et de chrominance mettant en oeuvre le procédé analogique classique exposé ci-dessus par des moyens de traitement numérique. Un tel circuit est décrit dans la demande de brevet français nO 81 0843 déposée au nom de la Société THOMSON-BRANDT et les améliorations obtenues sont limitées à celles qu'apportent les techniques numériques par rapport aux techniques analogiques à savoir : absence de réglage, stabilité, insensibilité au bruit. La méthode classique utilisée pour séparer les signaux de luminance et de chrominance dans le procédé PAL est identique à la méthode utilisée dans le procédé SECAM. A partir du signal vidéo composite analogique le signal de luminance est extralt en atténuant le signal de chrominance situé dans la partie haute du spectre du signal composite tandis que le signal de chrominance est obtenu en sélectionnant la partie haute du spectre du signal composite par un filtre passe-bande. Ces deux opérations de filtrage sont mises en oeuvre au moyen de techniques analogiques et les inconvénients constatés sont ceux déjà signalés dans le cas du procédé SECAM. Il a été proposé dans le cadre du procédé PAL un certain nombre de techniques alternatives de séparation des signaux de luminance et de chrominance dont le principe commun conslste à effectuer un filtrage en peigne vertical sur le signal vidéo composite du type de celui qui est décrit par exemple dans les demandes de brevets européens nO 83.107.430.7 et 83.107.431.5 déposées au nom de TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA. Ces techniques tirent proflt du fait qu'en PAL les signaux de chrominance sont en opposition de phase lorsqu un décalage de deux llgnes est effectué sur une même trame. Ils permettent d'éliminer les phénomènes de "cross-colour" et de "cross-luminance" précités et de restltuer l'information de luminance haute-fréquence dans les zones de l'image ne contenant pas de transitions verticales. Dans les voisinages de transitions verticales, il apparaît, par contre, de fausses couleurs et des décalages de transition. Il a également été proposé, dans la demande de brevet français nO 85 08811 déposée au nom de la Société THOMSON CSF, un dispositif de séparation des signaux de luminance et de chrominance à partir d'un signal composite PAL ou SECAM comportant une première vole de . séparation par filtrage inter-trames du signal composite, une deuxième voie de séparation comportant un filtre de luminance et un filtre de chrominance, et un dispositif de sélection qui choisit les signaux de luminance et de chrominance présents en sortie de l'une ou de l'autre des voies de séparation en fonction des valeurs du signal de luminance déterminé par la seconde voie de traitement et des valeurs du signal de luminance déjà déterminées dans un voisinage spatio-temporel du point.Ce dispositif permet de remédier, partiellement, aux phénomènes de "cross-colour" et de "cross-luminance" précités dans les zones d'images ne présentant ni transitions verticales fortes, ni transitions en mouvement de vitesse moyenne ou grande. Cependant, un dispositif de sélection de voie de séparation selon le principe exposé dans cette demande de brevet s'avère dans certains cas trop sensible à la configuration locale de l'image, et conduit à des phénomènes de "grouillement" temporel avec certains types de séquences d'image. La présente invention se propose d'effectuer une séparation améliorée des signaux de luminance et de chrominance en évitant les phénomènes de "grouillement" temporel signalés ci-avant. A cet effet, l'invention a pour objet, un procédé de séparation de signaux de luminance et de chrominance d'un signal vidéo composite PAL ou SECAM caractérisé en ce qu'il consiste - à échantillonner et numériser un signal vidéocomposite PAL ou SECAM ; - à déterminer par une première voie de traitement un signal de luminance et un signal de chrominance à partir de l'échantillon numérique du point courant de l'image, d'un échantillon antérieur homologue au point courant situé sur la ligne dans la trame précédente qui est positionnée spatialement dans l'image immédiatement au-dessous de la ligne courante, et des échantillons numériques correspondant aux points voisins de ces deux- points. sur ces deux lignes. - à déterminer par une seconde voie de traitement un signal de luminance et un signal de chrominance en appliquant le signal composite numérique à l'entrée respectivement d'un filtre de luminance et d'un filtre de chrominance - à choisir les signaux de luminance et de chrominance présents en sortie de la première voie de traitement ou de la seconde voie de traitement en fonction d'une analyse du contexte spatio-temporel local du point effectuée à partir des valeurs, pour un voisinage du point courant, du signal de chrominance déterminé par la première voie de traitement. L'invention a également pour objet un dispositif de séparation de signaux de luminance et de chrominance d'un signal vidéocomposite PAL ou SECAM caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens d'échantillonnage et de numérisation du signal vidéocomposite analogique PAL ou SECAM - un dispositif à retard pour retarder de la durée d'environ une trame chaque échantillon numérique fourni par les moyens d'échantillonnage et de numérisation - une première voie d'extraction des signaux de luminance et de chrominance à partir des échantillons numériques fournis par les moyens d'échantillonnage et de numérisation et des échantillons numériques fournis par le dispositif à retard - une seconde voie d'extraction des signaux de luminance et de chrominance comportant un filtre de luminance et un filtre de chrominance pour filtrer le signal vidéo composite numérique fourni par les moyens d'échantillonnage et de numérisation - un moyen de sélection délivrant, en sortie du dispositif de séparation, les signaux élaborés par l'une ou l'autre des voies d'extraction des signaux de luminance et de chrominance - et un moyen de commande pour élaborer des signaux de commande du moyen de sélection A partir de l'analyse du contexte spatio-temporel local. Outre le fait que l'invention remédie aux phénomènes de "cross-colour" et de "cross-luminanee" d'une manière améliorée, les techniques employées dans la mise en oeuvre de l'invention apportent les avantages connus des techniques numériques sur les techniques analogiques. Egalement, l'invention a pour avantage qu'elle permet de réaliser de manière identique la séparation des signaux de luminance et de chrominance à partir d'un signal vidéo composite PAL ou SECAM. Ses avantages résultent des considérations suivantes Soit en effet deux - lignes de télévision balayées avec un décalage temporel valant 312 fois la durée d'une ligne de télévision, appelés ci-après ligne n et ligne n-312, la ligne n-312 étant située dans la trame précédant la trame de la ligne n, immédiatement au-dessous de la ligne n et soit- Y0, C0 et S0 les signaux de luminance, de chrominance et composite le long de la ligne n-312 et Y1 C1 et S1 les mêmes signaux le long de la ligne n. Ces signaux sont liés par les relations S1 Y1 + C1 et S0 = Y0 + C0 Tant en PAL qu'en SECAM, en l'absence de transition verticale ou de transition en mouvement entre les lignes n-312 et n, les signaux Y1 et Y0 sont identiques et les signaux C1 et C0 sont en opposition de phase. Y1 Yo C1 -C ,' Les signaux de luminance Y1A et de chrominance AClA le long de la ligne n peuvent dans ces conditions être estimés à partir des signaux composites S1 et S0 en mettant en oeuvre les opérations suivantes C1A = 1/21Sl-So)=l/2(Cl-Co)+l/2(Yl-Yo) Y1A = SîCîA=î/2 (Y1+Y0) +1/2 (C1+C0) Mais cette estimation devient inacceptable dès lors que Y1 et C1 diffèrent sensiblement de Y0 et -C0 respectivement, ce qui se produit en présence d'une transition verticale ou d'une transition en mouvement entre les lignes n-312 et n. Le procédé et le dispositif selon l'invention présentent A l'avantage qu'ils permettent de valider les estimations C lA et Y1A seulement lorsque l'on ne se trouve pas dans cette situation. A cette fin, on est amené à comparer les signaux de luminance sur les lignes n-312 et n. Un signal de différence de luminance entre les lignes n-312 et n est élaboré en filtrant le signal C1A, c'est-à-dire la différence entre les signaux composites pour les lignes n-312 et n, par un filtre passe-bas. C'est en fonction des valeurs de ce signal qu'est prise la décislon de sélectionner l'une ou l'autre des voies de séparation. Lorsque l'on se trouve dans 'u- configuration d'image où l'on ne peut pas valider ces estimations C1A et Ç1A des si- A gnaux de luminance Y LOB et de chrominance elB sont estimés en filtrant le signal vidéo composite S1 au moyen d'un filtre de luminance et d'un filtre de chrominance réalisés par des techniques numériques. D'autres 'caractéristiques et avantages de l'invention appa raîtront à l'aide de la description qui va suivre fait en regard des dessins annexés qui représentent: - la figure 1 un schéma d'un mode de réalisation du circuit de séparation des signaux de luminance et de chrominance selon l'invention; - la figure 2 un schéma d'un mode de réalisation simplifié du circuit de séparation selon l'invention; - les figures 3 et 4 deux variantes d'exécution de l'invention - les figures 5 et 6 deux variantes de schéma plus détaillé d'une partie de la réalisation présentée en figure 2. Le circuit de séparation des signaux de luminance et de chrominance selon l'invention qui est représenté à la figure 1, comprend un circuit échantillonneur 1, un convertisseur analogique numérique 2, un dispositif à retard 3, un dispositif de calcul 4, un filtre de luminance 5, un filtre de chrominance 6, un multiplexeur 7, un filtre passe-bas 8 et des moyens de commande 9. Le circuit échantillonneur 1 possède une entrée d'horloge 11 sur laquelle est appliqué un signal d'horloge de fréquence F et une entrée analogique 12 sur laquelle est appliqué le signal vidéocomposite PAL ou SECAM. La sortie du circuit échantillonneur 1 est connectée à une entrée du convertisseur analogique numérique 2. Le dispositif à retard 3 est relié à la sortie du convertisseur analogique numérique 2 et retarde les signaux fournis par le convertisseur analogique numérique 2 d'une durée correspondant å une durée de balayage d'une trame de 312 lignes dans les standards PAL ou SECAM. La sortie du dispositif à retard 3 est reliée à une première entrée 13 du dispositif de calcul 4 dont une deuxième entrée 14 est reliée à la sortie du convertisseur analogique numérique 2. Le dispositif de calcul 4 fournit sur une première sortie 15 une estimation du signal de luminance Y1A et applique ltestima- tion Y1A sur une première entrée 16 du multiplexeur 7 et fournit sur une deuxième sortie 17 une estimation du signal de A chrominance ClA qui est appliquée sur une deuxième entrée 18 du multiplexeur 7. Le filtre de luminance 5 est relié à la sortie du convertisseur analogique numérique 2 et fournit sur sa sortie 19 une estimation Y1B du signal de luminance qui est appliquée sur une troisième entrée 20 du multiplexeur 7. Le filtre de chrominance 6 est également relié par son entrée à la sortie du convertisseur analogique numérique 2 et fournit sur une sortie 21 une estimation du signal de chrominance C1B qui est appliquée sur une quatrième entrée 22 du multiplexeur 7. Le multiplexeur 7 est commandé sur une entrée de commande 23 par une sortie 24 du moyen de commande 9, et fournit sur une sortie 25 un signal de chrominance C prélevé soit 9 la sortie 17 du dispositif de calcul 4, soit å la sortie 21 du filtre de chrominance 6. Egalement, le multiplexeur 7 fournit sur une sortie 26, un signal de luminance Y prélevé soit à la sortie 15 du dispositif de calcul 4, soit à la sortie 19 du filtre de luminance 5. Un filtre passe-bas 8 reçoit sur son entrée 27 le signal A CIA délivré sur la sortie 17 du dispositif de calcul 4 et fournit sur sa sortie 28 un signal qui est appliqué sur l'entrée 29 des moyens de commande 9. Un mode de réalisation du dispositif de calcul 4 et ses liaisons avec les autres éléments du circuit de séparation représenté à la figure 1 est représenté à la figure 2 où les éléments analogues de la figure 1 sont repérés avec les mêmes références. Le dispositif de calcul 4 qui est représenté sur la figure 2 à l'intérieur d'une ligne en pointillés comprend un circuit soustracteur 35, un circuit diviseur 36 par 2 et un circuit soustracteur 37. Le circuit soustracteur 35 est relié par une première entrée à la sortie du dispositif à retard 3 et par une deuxième entrée à la sortie du convertisseur analogique numérique 2. La sortie du circuit soustracteur 35 est reliée à l'entrée du cir A cuit diviseur 36 qui fournit le signal de chrominance CIA pour l'appliquer d'une part, sur l'entrée 18 du multiplexeur 7 et d'autre part, sur une première entrée d'opérande du circuit soustracteur 37. Le circuit soustracteur 37 est relié par sa deuxième entrée d'opérande à la sortie du convertisseur analogique numérique 2 et fournit sur sa sortie une estimation du si A gnal de luminance Y1A pour l'appliquer sur l'entrée 16 du multiplexeur 7. En désignant comme précédemment par Y0, C0 et S0 les signaux de luminance, de chrominance et composite le long de la ligne n-312 et par Y1, C1 et S1 les mêmes signaux le long de la ligne n, le circuit soustracteur 35 et le circuit diviseur 36 par 2 effectuent le calcul de J'estimation du signal de chrominance en exécutant l'opération: cl,=1/2(S1 - Sg)=1/2(C1-Cg)+1/2( Y1 Yg) et le circuit soustracteur 37 effectue le calcul de l'estimation du signal de luminance en exécutant l'opération:: A 1A S1 - ClA = 1/2(Y1 + Y0) + 1/2(C1 + Cg) Comme sur la figure 1, le filtre de chrominance 6 fournit sur sa sortie 21 l'estimation du signal de chrominance CîB pour l'appliquer sur l'entrée 22 du multiplexeur 7 et le filtre de luminance 5 fournit sur sa sortie 19 l'estimation du signal de luminance Y1B pour l'appliquer sur l'entrée 20 du multiplexeur 7. Le multiplexeur 7 délivre soit les signaux appliqués sur les entrées 16 et 18, soit les signaux appliqués sur les entrées 20 et 22 en fonction de l'état du signal de commande qui est appliqué sur l'entrée de sélection 23. Les figures 3 et 4 illustrent des variantes de réalisation du dispositif de calcul 4. Dans le dispositif de calcul représenté à la figure 3, un filtre passe-bande 391 est intercalé entre la sortie 1 du diviseur par deux 36 et la première entrée du circuit soustracteur 37. Par contre, dans l'exemple de la figure 4, c'est un filtre passe-haut 392 qui est Intercalé. La figure 5 représente un première variante de réalisation plus détaillée du moyen de commande 9 de la figure 2. Sur cette figure un dispositif 40 de calcul de valeur absolue reçoit sur son entrée une représentation binaire du nombre algébrique A fourni par le filtre passe-bas 8 et fournit en sortie la repré sentation binaire correspondante de la valeur absolue | A AI de ce nombre slgébrique. Un comparateur 41 est relié par une première entrée à la sortie du dispositif de calcul de valeur absolue 40 et reçoit sur une deuxième entrée une représentation binaire d'un seuil S.Le dispositif de calcul 40 fournit sur sa sortie, en direction de l'entrée de commande du multiplexeur 7 de la figure 2, un signal de commande résultant de la comparaison entre le seuil S et la valeur absolue du nombre binaire pour A valider, soit les signaux de chrominance C lA et de luminance YlA lorsque le seuil S est supérieur à la valeur absolue du nombre binaire, soit les signaux de chrominance C lB et de A luminance Y1B dans le cas contraire. La figure 6 represente une seconde variante de réalisation plus détaillée du moyen de commande 9 de la figure 2. Sur cette figure, un dispositif de calcul 40 reçoit sur son entrée une représentation binaire du nombre algébrique A fourni par le filtre passe-bas 8 et fournit en sortie, d'une part le signe de ce nombre algébrique qui est délivré sur une première entrée d'un registre å décalage 42, d'autre part la valeur absolue | A AI de ce nombre algébrique ; cette valeur absolue est comparée à un seuil S au moyen du comparateur 41 ; la sortie du comparateur 41 est reliée à la deuxième entrée du registre à décalage 43. Ce registre å décalage mémorise le signe de A et le résultat de la comparaison entre I AI et S pour un certain nombre d'échantillons successifs. La configuration binaire mémorisée dans le registre å décalage est fournie sur sa sortie parallèle qui est reliée aux entrées adresse d'une mémoire PROM 43. La mémoire 43 délivre en sortie le signal de commande du multiplexeur 7. A titre d'exemple, dans le cas où cinq échantillons successifs de A sont pris en compte par le registre à décalage 42, la mémoire 43 peut alors être programmée de manière à ce que les signaux de chrominance C1B et de luminance Y1B soient validés par le multiplexeur 7 lorsque trois au moins des cinq échantillons successifs de A sont de même signe et supérieurs à S en valeur A A absolue, les signaux de chrominance C lA et de luminance Y1A étant validés par le multiplexeur 7 dans le cas contraire. REVENDICATIONS 1. Procédé de séparation de signaux de luminance et de chrominance d'un signal vidéo composite PAL ou SECAM caractérisé en ce qu'il consiste - à échantillonner (1) et numériser (2) un signal vidéo composite PAL ou SECAM - à déterminer par une première voie de traitement (3, 4) un signal de luminance et un signal de chrominance à partir de l'échantillon numérique du point courant de l'image, d'un échantillon antérieur homologue au point courant situé sur la ligne dans la trame précédente qui est positionnée spatialement dans l'image immédiatement au-dessous de la ligne courante, et des échantillons numériques correspondant aux points voisins de ces deux points sur ces deux lignes - à déterminer par une seconde voie de traitement (5, 6) un signal de luminance et un signal de chrominance en appliquant le signal composite numérique à l'entrée respectivement d'un filtre de luminance et d'un filtre de chrominance; - à choisir (7) les signaux de luminance et de chrominance présents en sortie de la première voie de traitement ou de la seconde vole de traitement en fonction d'une analyse (9) du contexte spatio-temporel local du point effectuée à partir des valeurs, pour un voisinage du point courant, du signal de chrominance déterminé par la première voie de traitement. 2. Dispositif de séparation de signaux de luminance et de chrominance d'un signal vidéo composite PAL ou SECAM caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens d'échantiLlonnage (1) et de numérisation (2) du signal vidéo composite analogique PAL ou SECAM - un dispositif à retard (3) pour retarder de la durée d'environ une trame chaque échantillon fourni par les moyens d'échantillonnage (1) et de numérisation (2), - une première voie d'extraction (3, 4) des signaux de luminance (Y1A) et de chrominance (C1A) à partir des échantil lons numériques fournis par les moyens d'échantillonnage (1) et de numérisation (2) et des échantillons numériques fournis par le dispositif à retard (3) - une seconde voie d'extraction (5, 6) des signaux de luminance et de chrominance comportant un filtre de luminance (5) et un filtre de chrominance (6) pour filtrer le signal vidéo composite numérique fourni par les moyens d'échantillonnage (1) et de numérisation (2) - un moyen de sélection (7) délivrant en sortie du dispositif de séparation les signaux élaborés par l'une ou l'autre des voies d'extraction (3, 4, 5, 6) des signaux de luminance et de chrominance, - et un moyen de commande (.9) pour élaborer des signaux de commande du moyen de sélection (7) à partir de l'ana- lyse du signal obtenu par filtrage passe-bas (8) du signal ClA 3.Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la première voie d'extraction (3, 4) comprend un dispositif de calcul (4) pour élaborer un signal de chrominance en effectuant la demi différence entre les signaux présents respectivement en entrée et en sortie du dispositif à retard (3). 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le signal de chrominance est filtré à l'intérieur du dispositif de calcul (4) par un filtre passe-bande (391) avant d'être soustrait du signal présent à l'entrée du dispositif à retard (3). 5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le signal de chrominance est filtré par un filtre passe-haut (392) avant d'être soustrait du signal présent à l'entrée du dispositif a retard (3). 6. - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la commande du moyen de sélection (7) est effectuée par calcul de la valeur absolue (40) du nombre fourni par le filtre passe-bas (8), et par comparaison (41). de cette valeur absolue à un seuil (S). 7. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la commande du moyen de sélection (7) est effectuée par calcul (40) de la valeur absolue du signe du nombre fourni par le filtre passe-bas (8), par comparaison (41) de cette valeur absolue à un seuil (S) et par mémorisation du signe du nombre fourni par le filtre passe-bas et du résultat de la comparaison pour plusieurs échantillons successifs.