Brevet FR2632797A1 — publié le 19891215

Dispositif de correction d'un signal vidéo" L'invention concerne un dispositif pour corriger un signal vidéo affecté de trainage long, comportant un circuit - additionneur à deux entrées pour additionner un signal de cor- rection au signal vidéo à corriger, ledit signal vidéo à cor- riger étant amené avec sa bande passante complète à la premiè- re entrée de l'additionneur et le signal corrigé étant dispo- nible en sortie de l'additionneur. Le trainage long, appelé -line tilt' en langue an- glaise, est une déformation du signal due à l'ensemble émis- sion-transmission-réception, et notamment due au mauvais ré- glage de syntonisation des récepteurs, un décalage en fréquen- ce introduisant une déformation du fait de la bande latérale atténuée. L'effet se manifeste en réception sur les paliers de blanc ou de gris à l'intérieur d'une ligne vidéo, sous forme d'une inclinaison des paliers. Cet effet est particulièrement gênant dans le cas d'une émission embrouillée par permutation pseudo-aléatoire de segments de ligne, parceque, s'il est introduit dans la chaîne de transmission située entre l'embrouilleur et le désembrouil- leur, le tralnage se traduit par le fait que les points que l'on accole au décodage de part et d'autre du point de coupure n'ont plus le même niveau de luminance. Le désembrouillage transforme cette distorsion en un "bruit de ligne' réparti dans l'image par le générateur pseudo-aléatoire. Un dispositif pour la correction de ce défaut trouve donc une application principale dans la réception de la télé- vision, mais peut aussi être utile dans des applications pro- fessionnelles telles que la correction avant émission au ni- veau de têtes de réseaux cablés. Il est connu du document A video scrambler/des- crambler concept for the PAL format' by M. CHRISTIANSEN et al, Journal of the Institution of Electronic and Radio Engineers, Vol. 57 n' 1, pp 27-35 January/February 1987, de corriger le traînage long en ajoutant au signal vidéo une dent de scie à fréquence ligne, dont l'amplitude et le signe sont ajustés pour le meilleur résultat. On a néanmoins constaté que la seule addition d'une dent de scie ne peut corriger tous les types de signaux, no- tamment parceque la pente des paliers dépend de leur amplitu- de. Si au lieu de réaliser une addition, on multiplie le si- gnal par une dent de scie, on constate que le procédé ne don- ne, là encore, de bons résultats que dans des cas particu- liers. L'invention se propose de fournir un dispositif qui donne des résultats améliorés, et qui reste néanmoins très simple à réaliser. Le dispositif selon l'invention est notamment re- marquable en ce que la deuxième entrée de l'additionneur est reliée à la sortie d'un filtre de fréquences à l'entrée duquel est amené le signal vidéo à corriger. Le dispositif ainsi réalisé corrige correctement tous les signaux rencontrés en pratique, quelle que soit no- tamment leur amplitude. Le filtre de fréquences utilisé est avantageusement un filtre passe-bande, dont la fréquence de coupure basse est comprise entre 100 Hz et 20 Hz, et la fréquence de coupure haute entre 20 kHz et 1 Mhz. En outre il est souhaitable de n'introduire qu'une partie du signal filtré dans l'additionneur, et de régler l'amplitude de ce signal pour optimiser la correction. A cet effet sont prévus, entre la sortie du filtre et la deuxième entrée de l'additionneur, des moyens réglables pour modifier l'amplitude et la polarité du signal. L'introduction, dans une voie, d'un filtre dont le signal de sortie est ajouté au moins en partie au signal 2632-797 3 - principal risque de déformer les signaux transitoires, du fait du retard de groupe introduit par ce filtre. Il est avanta- geux, pour remédier à cet inconvénient, d'insérer un élément de retardement dans le chemin de signal conduisant à la pre- mière entrée de l'additionneur. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés décrivant des exemples non limitatifs fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1.représente divers signaux vidéo pour illustrer l'effet nuisible du trainage lors d'un embrouilla- ge/désembrouillage. La figure 2 représente divers signaux video pour illustrer différentes méthodes de correction selon l'art anté- rieur. La figure 3 représente très schématiquement un dis- positif selon l'invention. La figure 4 est un schéma détaillé d'un mode de réalisation de l'invention. La figure 5-est un schéma synoptique d'un désem- brouilleur muni d'un dispositif selon l'invention. La figure 6 est un organigramme des opérations pour la détermination de la valeur de réglage à appliquer au dispo- sitif selon l'invention:' La figure 1-a montre un signal vidéo représentant un niveàu de gris constant sur toute une ligne.Ce signal est embrouillé par permutation de parties de ligne, c'est-à-dire que la partie A représente le début de la ligne et la partie B la suite de la ligne. A la réception, ces.-parties Aet B de- vront donc être interverties, par séparation à l'instant indi- qué par la ligne 41. Sur la figure-1-b,-le même signal est représenté - après transmission. Il est affecté du défaut de trainage long, qui se manifeste par une pente anormale vis à vis de l'hori- zontale indiquée par la ligne 42. Après permutation des par- ties A et B, le signal indiqué en c présente au niveau de la ligne 41 une différence de luminance parasite, qui est visible dans l'image reproduite. La figure 2 représente différents cas affectés ou non de défauts, Dans chacun des cas on a représenté plusieurs niveaux de gris différents superposés les uns aux autres dans une même ligne. Le signal représenté en c est le signal idéal, soit disponible à l'émission, soit obtenu en réception après correction parfaite. Les signaux la' et 'b' présentent deux défauts typiques. En a l'inclinaison des paliers est propor- tionnelle à l'amplitude, alors qu'en b l'inclinaison est cons- tante quelle que soit l'amplitude. Si l'on ajoute une dent de scie appropriée au signal "b on obtient le signal "c". Si l'on multiplie le signal 'a' par une dent de scie appropriée on obtient le signal "c' aussi, et dans ces cas particuliers, la correction obtenue est parfaite. Mais si l'on ajoute au si- gnal "a" une dent de scie constante qui correspond à la pente du signal pour une amplitude moyenne, on obtient le signal 'e' si on multiplie le signal "b" par une dent de scie on ob- tient le signal "d". Ces deux signaux Oe" et Od" ne sont pas corrects. Pour obtenir une bonne correction, il faudrait donc à chaque instant choisir entre la multiplication ou l'addition et en outre adapter l'amplitude de la dent d.e scie de correc- tion. Il arrive aussi que la pente ne soit pas constante tout le long d'une ligne, auquel cas aucune dent de scie ne peut donner satisfaction. La figure 3 représente un schéma de principe d'un dispositif selon l'invention qui résoud les problèmes exposés ci-dessus. Un signal vidéo affecté de trainage long est fourni sur l'entrée 36. Ce signal est amené avec sa bande passante complète à la première entrée 47 d'un additionneur 37. La deu- xième entrée 48 de l'additionneur 37 est reliée à la sortie d'un filtre 38 via des moyens réglables 39, 40, 45, 46 sur lesquels on reviendra plus loin. Le signal d'entrée 36 est amené à l'entrée 49 du filtre 38. Ce dernier est un filtre passe-bande. Le signal corrigé est fourni sur la sortie 35 de l'additionneur 37. Pour compenser le temps de retard de groupe du fil- tre 38, une ligne à retard 30 est insérée dans le chemin de signal conduisant à la première entrée 47 de l'additionneur 37. Cet élément de retardement ne doit pas affecter de façon significative le contenu en fréquences du signal vidéo. Afin de régler l!amplitude et la polarité du signal de correction sortant du filtre 38, des moyens réglables 39, , 45, 46 sont prévus entre la sortie du filtre 38 et la deu- xième entrée 48 de l'additionneur 37. Ces moyens sont consti- tués par la séparation de la connexion de sortie du filtre 38 en deux voies 45 et 46, la voie 46 comprenant un élément 39 qui inverse la polarité du signal sans modifier son amplitude ou sa forme. La voie 45 aboutit à une des extrémités de la ré- sistance d'un potentiomètre 40, et la sortie de l'élément 39 est reliée à l'autre extrémité. Ce potentiomètre est un mélan- geur réglable dont les deux extrémités de la résistance jouent le rôle de deux entrées de signaux à mélanger. Le curseur du potentiomètre, qui représente la sortie du signal mélangé, est reliée à ladite deuxième entrée 48 du filtre 37. Lorsque le curseur est à l'extrémité gauche (sur la figure 3) du potentiomètre 40, le signal issu du filtre est appliqué directement à l'entrée 48. Lorsque le curseur est à l'extrémité droite, le signal inversé est appliqué à l'entrée 48, c'est-à-dire que le signal de sortie du filtre 38 est soustrait dans l'additionneur 37 au signal à corriger 36. Dans la position médiane exacte du curseur les signaux-inverses l'un de l'autre présentés sur les voies 45 et 46, 39 se re- tranchent et s'annulent et aucune correction n'est réalisée. Tous les réglages intermédiaires sont possibles. Une méthode pour déterminer le réglage optimal sera décrite plus loin, ainsi qu'un circuit remplissant la fonction du potentiomètre 40, mais susceptible d'être commandé par des signaux électri- ques. Afin d'éviter une différence entre le signal inver- sé et le signal direct due au passage dans l'inverseur 39 on pourrait aussi prévoir un amplificateur opérationel (non représenté) dans chacune des voies 45 et 46, en amenant le si- gnal sur l'entrée + de l'amplificateur dans une des voies et sur l'entrée - dans l'autre voie. On peut aussi utiliser un multiplieur quatre quadrants disponible en circuit intégré dans le commerce, dont une des entrées est reliée à la sortie du filtre, l'autre entrée est reliée à un générateur de signal de réglage, et dont la sortie est reliée à ladite deuxième en- trée de l'additionneur. C'est cette solution qui est utilisée dans le mode de réalisation représenté plus en détail à la fi- gure 4, qui va être décrit maintenant. Le signal à corriger est amené sur l'entrée 36. A partir de cette entrée une connexion horizontale sur la figure conduit au filtre 17 - 21, et une connexion orientée vers le bas sur la figure conduit au mélangeur 28, 29 sans modifica- tion' de bande passante. A partir de l'entrée 36, le pont de résistances 43, 18 avec son pied à la masse constitue à la fois un atté- nuateur fixe et, grâce au condensateur 17 inséré en série avec la résistance 43, un filtre passe haut d'ordre 1, dont la fré- quence de coupure se situe entre 100 Hz et 20 kHz. Avec les valeurs qui seront indiquées plus loin, la fréquence de coupu- re est ici d'environ 13 kHz. En cascade avec ce filtre 43, 17, 18 est prévu un deuxième filtre 19, 20, 21, constitué d'une self inductance 19 en série, et d'une résistance 20 en paral- lèle avec un condensateur 21, dont une extrémité est reliée à la masse. Ce filtre est un filtre passe-bas d'ordre deux, dont la fréquence de coupure est située entre 20 kHz et 1 MHz. Avec les valeurs qui seront indiquées plus loin, la fréquence de coupure est ici d'environ 700 kHz. La sortie de ce filtre est branchée sur l'entrée 15 d'un circuit intégré disponible dans le commerce sous le référence TLC7524. Ce circuit est un con- verzisseur numérique-analogique qui peut remplir la fonction de multiplieur quatre quadrants: l'entrée 15 est prévue pour recevoir un signal analogique, et les entrées 4-11 26-3 2 797 pour recevoir une valeur numérique à 8 bits amenés par un con- ducteur multifils 23; le circuit réalise la multiplication du signal analogique par la valeur numérique qui peut être posi- tive ou négative, et fournit le résultat sous la forme d'un signal analogique sur la sortie 1. Selon les indications du constructeur cette sortie est amenée sur l'entrée - d'un am- plificateur opérationnel 22 dont la sortie est rebouclée sur la borne 16 du circuit intégré. L'alimentation +5V est amenée sur l'entrée 14 et les entrées 3, 12, 13 sont réunies à la masse. Le signal disponible sur la borne 16 du circuit in- tégré est mélangé avec le signal d'entrée sur la borne 15 au moyen de deux résistances montées en série entre ces deux bor- nes. Le point commun de ces deux résistances est amené à l'en- trée - d'un amplificateur opérationnel 44 monté classiquement en amplificateur inverseur avec rebouclage pour fixer le gain par une résistance 27, l'entrée + étant reliée à la masse par une résistance 26. Le signal de correction ajusté en amplitude et en polarité est donc finalement disponible à la sortie de l'amplificateur 44 sur la borne 51. Dans l'autre branche d'entrée (verticale) est insé- rée la ligne à retard 30 en série avec une résistance d'adap- tation 31. Le signal vidéo à corriger est disponible en 50. Un réseau résistances-condensateur 32-34 sert d'adaptateur d'im- pédance et de correction de bande passante pour la ligne à re- tard. L'additionneur est tout simplement constitué par deux résistances 28 et 29 en série entre la borne 50 et la borne 51, le signal corrigé etant enfin disponible en 35, au point milieu des deux résistances 28, 29. Ce circuit-est inséré dans le boitier d'un désem- brouilleur associé à un récepteur de télévision, entre la source vidéo démodulée du-téléviseur et les circuits de désem- brouillage. La réalisation pratique avec les éléments suivants (figure 4) à donné de bons résultats: Résistances: Condensateurs: 18: 100Q 17 = 10 nF : 100Q 21 = 2,2 nF 24: 15kQ 34 = 820 pF : 30kQ Self inductance: 26: 7, 5kQ 19 = 22pH 27: ajustable de 30 à 80kQ 28: 100Q ampli. opérationnels 29: 100Q 22,44 = 2fois LF 353 31: ajustable, 220Q max. 32: 820Q Ligne à retard: 33: 82Q retard À 0.9ps 43: 1,1kQ inpédance caractéristi- que t150 Q. Une méthode pour choisir la valeur de réglage de la correction va maintenant être décrite. L'entrée de commande d'amplitude du multiplieur étant ici numérique, la détermina- tion de la valeur de correction peut être faite par des moyens numériques. Selon un avis du CCIR, il existe dans la 17ème li- gne un palier horizontal dit 'palier de luminance'. Dans d'au- tres standards des paliers équivalents sont toujours présents : l'invention s'applique très avantageusement aussi dans le décodage d'émissions réalisées selon un standard MAC, pour le- quel le problème du line tilt" est particulièrement aigu lorsqu'il y a embrouillage/désembrouillage. On échantillonne par exemple l'amplitude du signal aux deux extrémités d'un palier de luminance et on traite les valeurs mesurées dans un processeur numérique. Ce dernier peut avantageusement mémoriser plusieurs valeurs et en prendre la moyenne afin notamment de diminuer l'incidence d'échantillons erronés à cause du bruit. Le système procède par asservisse- ment, le processeur calculant la correction qui permet de con- verger de manière optimale vers une déformation inférieure à une valeur prédéterminée. Sur la figure 5 qui représente une partie de la voie vidéo d'un récepteur muni d'un désembrouilleur, le signal embrouillé est amené sur la borne 36 et le signal désembrouil- lé est fourni en sortie sur la borne 67. Ce signal traverse successivement unélément 60 qui contient le circuit de la fi- gure 4 (avec les mêmes références d'entrée/sortie 36, 23, 35), un convertisseur analogique/numérique 61, un circuit de trai- tement 62, et enfin un convertisseur numérique/analogique 63. Le signal de la borne 36 est également amené à un circuit 66 d'extraction de synchronisation qui fournit les instants de début de retour de ligne et de trame à un circuit de décodage 64 et à un microprocesseur 65. L'élément 62 comporte notamment deux mémoires utilisées tour à tour d'une ligne à l'autre-et dont chacune est capable d'enregistrer toutes les données vi- déo numérisées d'une'ligne, de façon à procéder aux interver- sions de segments de ligne par modification de la séquence d'adressage des mémoires. L'élément 64 est un circuit d'inter- face en temps réel-qui gère les adresses mémoire plus vite que ne pourrait le faire le microprocesseur 65 qui, de son côté, gère des mots de contrôle à cadence plus lente. L'ensemble de ces éléments,62, 64, 65, 66 sert donc de façon connue au dé- sembrouillage proprement dit, qui ne fait pas partie de l'in- vention. Ces mêmes éléments sont également utilisés pour dé- terminer le réglage optimum de la correction de traînage long. A cet effet, le circuit de décodage 64 est muni d'un compteur de temps qui, à partir des instants de retour de li- gne fournis par le séparateur 66, founit un signal au début et à la fin des paliers de luminance de la ligne test. Ce signal déclenche dans l'élément de traitement 62 le prélèvement de plusieurs échantillons successifs du signal à corriger au dé- but du palier de luminance, et à nouveau plusieurs échantil- lons successifs à la fin de ce palier. L'élément 62 est muni de mémoires supplémentaires pour enregistrer ces échantil- lons. Ces derniers sont fournis ensuite via la connexion 68 au microprocesseur 65 qui calcule la moyenne des échantillons du début du palier et celle des échantillons de la fin du palier, et ensuite détermine la pente du palier de luminance à partir de la différence entre les échantillons du début et de la fin du palier. Le processeur calcule alors une correction, qu'il fournit par la connexion 23 à l'élément de correction 60, sous la forme d'un mot, par exemple un mot de 8 bits. La procédure de calcul du microprocesseur 65 est indiquée sur la figure 6, sous la forme d'un organigramme. Des rectangles symbolisent respectivement les opérations suivantes 52: calcul de la moyenne des échantillons sur plusieurs trames. 53: test de présence du palier de luminance. (Y = oui, N = non) : test de valeur de la pente: Y = pente inférieure au seuil fixé N = pente supérieure au seuil fixé 56: correction inchangée 57: calcul de la nouvelle correction 58: lissage du résultat du calcul 57. 59: correction nulle. Le calcul (opération 52) de la moyenne pour les deux groupes d'échantillons prélevés permet de s'affranchir notamment de l'influence des bruits et fluctuations rapides sur le palier de référence testé. De la valeur de ces groupes d'échantillons on peut déduire (opération 53) la présence ou l'absence du palier de test. En cas d'absence, on annule purement et simplement la correction (une précaution élémentaire consiste à ne prendre cette mesure qu'après avoir constaté plusieurs fois de suite l'absence de palier de test). Le lissage (opération 58) consiste à déterminer une moyenne de la correction calculée à un instant déterminé et d'une somme pondérée des corrections précédentes, de façon à éviter une instabilité de la correction. Le fait de tester dans l'opération 55 si le défaut est inférieur à une valeur prédéterminée et de reconduire, si c'est le cas,-la valeur de correction précédente permet d'éviter des oscillations de petite amplitude autour de la valeur idéale. REVENDICATIONS: 1. Dispositif pour corriger un signal vidéo affecté de trainage long, comportant un circuit additionneur à deux en- trées pour additionner un signal de correction au signal vidéo à corriger, ledit signal vidéo à corriger étant amené avec sa bande passante complète à la première entrée de l'additionneur et le signal corrigé étant disponible en sortie de l'addition- neur, caractérisé en ce que la deuxième entrée de l'additionneur, qui est prévue pour recevoir le signal de correction, est reliée à la sortie d'un filtre de fréquences à l'entrée duquel est amené le signal vidéo à corriger. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre est un filtre passe-bande. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre est fait d'un filtre passe-bas et d'un filtre passe haut, montés en cascade. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de coupure inférieure du filtre est com- prise entre 100Hz et 20kHz. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de coupure supérieure du filtre est com- prise entre 20kHz et 1MHz. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de retardement dans le chemin de signal conduisant à la première entrée de l'additionneur. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre la sortie du filtre et la deuxième entrée de l'ad- ditionneur sont prévus des moyens réglables pour modifier l'amplitude et la polarité du signal de correction. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens réglables sont constitués par la sépara- tion de la connexion de sortie du filtre en deux voies dont l'une comprend un élément inverseur, ces deux voies conduisant chacune à une des deux entrées d'un mélangeur réglable dont la sortie de signal mélangé est reliée à ladite deuxième en- trée de l'additionneur. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens réglables sont constitués par un multi- plieur quatre quadrants' dont une des entrées est reliée à la sortie du filtre, l'autre entrée est reliée à un générateur de signal de réglage, et dont la sortie est reliée à ladite deu- xième entrée de l'additionneur. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9,-caractérisé en ce que la détermination de là va- leur de réglage des moyens réglables est réalisée par un pro- cesseur numérique qui, sur la base d'un palier de luminance d'une ligne test, prelève plusieurs échantillons successifs du signal à corriger au début du palier de luminance, et à nou- veau plusieurs échantillons successifs à la fin de ce palier, et réalise ensuite le calcul de la moyenne des échantillons sur plusieurs trames, un test de présence du palier de lumi- nance, un test de-valeur de la pente, puis calcule la nouvelle correction qui permet de converger de manière optimale'vers une déformation inférieure à une valeur prédéterminée.