Brevet FR2629659A1 — publié le 19891006

"Procédé et circuit d'incrustation électronique d'un arrière-plan ". L'invention concerne un procédé d'incrusta- tion électronique de l'arrière-plan à des signaux vi- déo à porteuse auxiliaire modulée en fréquence, sé- quentiellement en ligne, les composantes d'un signal d'avant-plan et d'un signal d'arrière-plan étant four- nies comme signal vidéo couleur, codé et à partir des composantes du signal d'avant-plan, on dérive un si- gnal actif. On connait déjà des procédés selon lesquels on commute entre deux signaux vidéo couleur en fonc- tion de la présence d'une couleur prédéterminée. Ces procédés consistent en général à diriger une caméra de télévision sur l'avant-plan de l'image et en combinai- son avec celui-ci on prend un fond (arrière plan) mo- nochrome. La couleur bleue s'est avérée la plus inté- ressante en pratique, si bien que ce procédé est sou- vent appelé "procédé du mur bleu" bien qu'en principe on puisse utiliser chaque couleur ae l'avant-plan com- me critère de commutation. La partie du signal d'avant-plan qui correspond à l'arrière-plan bleu est remplacée alors par un signal d'arrière-plan généré par un second générateur de signal. Lorsque cela se fait à l'aide d'un inverseur électronique, on obtient fréquemment des transitions non naturelles au niveau des bords, car on ne peut détecter les détails fins et il n'est pas possible en principe d'optimiser la den- sité d'éclairage et l'information de chrominance au niveau des transitions. Il s'est ainsi développé le procédé dit de "soft-key" selon lequel on effectue un fondu entre le signal d'avant-plan et le signal d'ar- rière-plan. Mais comme cela peut entraîner un déborde- ment de couleur dans la zone transitoire entre les si- gnaux, il est prévu selon un autre procédé connu, d'effectuer une désaturation dans cette zone trans- itoire, l'insertion du signal d'avant-plan dans le si- gnal d'arrière-plan se faisant néanmoins par un fondu (SMPTE-Journal, Février 1981, pages 107-112). Dans ce procédé, à cause de petits défauts de temps des deux signaux ou en dérivant le signal de commutation ou de fondu, on peut avoir des incidents qui deviennent perceptibles notamment au niveau des structures fines au bord de l'avant-plan par exemple à la coiffure de la présentatrice. Enfin, on connait un procédé pour mélanger deux signaux vidéo couleur (DE-OS 31 43 653) selon le- quel, en fonction d'un signal actif dérivé d'un signal d'avant-plan, on désature des parties du signal d'avant-plan, on supprime des parties du signal d'ar- rière-plan en fonction du signal actif et on combine par addition le signal d'avant-plan et le signal d'ar- rière-plan modifiés. Selon ce procédé connu, la frac- tion de densité de lumière du signal d'avant-plan n'est pratiquement pas influencée par le mélange, si bien que l'on conserve les contours fins (détails) de l'avant-plan. La présente invention a pour but de créer un procédé de fondu électronique de l'arrière-plan qui soit particulièrement avantageux pour des signaux vi- déo couleur à porteuse auxiliaire modulée en fréquence de manière séquentielle en ligne. (SECAM). A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce que le signal d'arrière-plan est sé- paré en un signal de densité de lumière d'arrière-plan et un signal de couleur d'arrière-plan, en ce que dans des composantes du signal d'avant-plan, on sépare un signal de densité de lumière d'avant-plan et un signal de couleur d'avant-plan, séquentiels en ligne, les si- gnaux de densité de lumière et les signaux de couleur étant combinés respectivement de manière linéaire, l'amplitude des signaux de couleur et du signal de densité de lumière d'arrière-plan étant influencée par le signal actif et l'amplitude du signal de densité de lumière d'avant-plan étant principalement indépendante du signal actif. Le procédé selon l'invention offre l'avanta- ge que les parties du signal de sortie qui ont été prises dans le signal d'avant-plan ne sont pas dété- riorées en qualité par rapport à un signal SECAM géné- ré directement. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, les flancs du signal actif ont des temps de montée compris entre 100 et 200 ns pour la télévision actuelle (625 lignes). Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, les signaux de densité de lumière et les si- gnaux de couleur séquentiels en ligne sont associés chacun à un additionneur dont les sorties sont reliées aux entrées d'un codeur, et le signal de densité de lumière d'arrière-plan et le signal de couleur d'ar- rière-plan sont associés respectivement à un multipli- cateur, le signal de couleur d'avant-plan étant in- fluencé par un autre multiplicateur et le signal actif est appliqué d'une part aux multiplicateurs pour les signaux d'arrière-plan et au multiplicateur pour les signaux d'avant-plan avec des polarités différentes. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, pour obtenir le signal de couleur d'avant- plan, il est prévu un inverseur commandé à la demi- fréquence de ligne, et qui reçoit des signaux de dif- férence de couleur, simultanés. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, une sortie de l'inverseur est reliée par un autre multiplicateur et un filtre passe-bas à une en- trée de l'additionneur des signaux de couleur. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'inverseur est précédé par des filtres bidi- mentionnels. L'invention concerne également un circuit pour la mise en oeuvre du procédé. Ce circuit est caractérisé par un premier circuit de fondu pour les signaux de densité de lumiè- re et un second circuit de fondu pour les signaux de couleur, chaque fois une entrée des circuits de fondu étant reliée à un premier circuit-séparateur de si- gnaux, une entrée du premier circuit de fondu étant reliée par un commutateur à une sortie de densité de lumière d'un second séparateur de signaux, une autre entrée du second circuit de fondu pouvant être reliée sélectivement à une sortie de couleur du second cir- cuit de séparateur de signaux ou à la sortie de cou- leur d'une matrice et en ce que les sorties des cir- cuits de fondu sont reliées aux entrées d'un codeur vidéo couleur, un additionneur pouvant être branché dans les lignes d'alimentation du signal de densité de lumière. Suivant une autre caractéristique de V'in- vention, d'une part le signal de densité de lumière d'avant-plan et le signal de couleur d'avant-plan et d'autre part le signal de densité de lumière d'arriè- re-plan et le signal de couleur d'arrièré-plan sont combinés en un signal multipléxé avec un signal de couleur modulé en amplitude et en ce que les signaux multiplexés sont appliqués à un mélangeur, l'amplitude du signal multiplié obtenu à partir du signal d'arriè- re-plan et le signal de couleur d'avant-plan étant in- fluencée en sens opposé par le signal actif. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, après un circuit pour séparer le signal d'ar- rière-plan en un signal de densité de lumière d'arriè- re-plan et un signal de couleur d'arrière-plan, il est prévu un codeur générant le signal multiplexé, codeur dont la sortie est reliée par un circuit-multiplexeur à une première entrée d'un mélangeur et une matrice pour dériver le signal de densité de lumière d'avant- plan et le signal de couleur d'avant-plan à un autre codeur pour générer le signal multiplexé, codeur dont la sortie est reliée à la seconde entrée du mélangeur dont la sortie est reliée par un décodeur pour décoder le signal multiplexé à un codeur vidéo couleur. L'un des développements permet une mise en oeuvre avantageuse du procédé de l'invention par ap- plication du procédé de l'invention en liaison avec un procédé connu sous la dénomination "procédé AMC" pour mélanger les signaux vidéo couleur du standard SECAM. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés dans les différentes figures des des- sins et seront décrits de manière plus détaillée ci- après. Ainsi: - la figure 1 montre un premier exemple de réalisa- tion. - la figure 2 montre un second exemple de réalisation. - la figure 3 montre un troisième exemple de réalisa- tion. Dans les différentes figures, on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. Le circuit de la figure 1 revoit des signaux de couleur R, G, B appliqués par une entrée 1 et pro- venant par exemple d'une caméra d'avant-plan non re- présentée. Une entrée est prévue pour le signal FBAS selon la norme SECAM et qui représente l'arrière-plan à incruster. Les signaux de couleur R, G, B sont appli- qués à un générateur de signal actif 3, connu qui com- pare les signaux à des seuils de densité de couleur et luminosité, prédéterminés. Le signal actif WS qui en résulte se met à un premier niveau si les signaux de couleur R, G, B de l'avant-plan représentent une cou- leur appartenant au domaine de la couleur du mur bleu. Pour toutes les autres couleurs, le signal actif WS prend un autre niveau. Le temps de montée des flancs du signal actif WS est limité à des valeurs comprises entre 100 et 200 ns, si bien que l'on n'ajoute aucune partie du spectre de haute fréquence, gênante aux si- gnaux à influencer. Partant des signaux de couleur R, G, B, une matrice 4 forme un signal de densité de lumière Yv de l'avant-plan et des signaux de différence de couleurs Uv et Vv. Les signaux de différence de couleurs Uv et Vv sont appliqués entre autres par l'intermédiaire de filtres bidimentionnels 5, 6 à un inverseur 7 qui, pendant une période de ligne, prend la position haute et qui pendant la période de ligne suivante prend la position basse. Pour cela, une entrée de commande 8 de l'inverseur 7 reçoit un signal en méandres à la demi- fréquence de ligne. La sortie de l'inverseur 7 est ap- pliquée par l'intermédiaire d'un multiplicateur 9 et d'un filtre passebas 10 à une première entrée d'un additionneur 11. Le multiplicateur 9 reçoit en outre le signal actif WS. Le signal densité de lumière d'avantplan Yv est appliqué par l'intermédiaire d'un circuit de temporisation 12 à une première entrée d'un autre additionneur 13; ce circuit de temporisation assure l'adaptation du temps de parcours dans les fil- tres 5, 6, l'inverseur 7, le multiplicateur 9 et le filtre passe-bas 10. Les deux additionneurs sont reliés en sortie à un codeur SECAM 14 dont la sortie 15 fournit un si- gnal FBAS qui représente l'avant-plan et l'arrière- plan incrusté. Le signal d'arrière-plan est appliqué de l'entrée 2 d'une part à un filtre passe-bas 16 et d'autre part schématiquement à un filtre passe- bande 17 suivi d'un discriminateur (démodulateur FM) 18. Les entrées des multiplicateurs 19, 20 en aval reçoivent ainsi un signal de densité de lumière d'arrière-plan Yh ainsi que de manière séquentielle en ligne, les si- gnaux de différence de couleur Uh et Vh. Les amplitu- des des deux signaux se commandent en fonction du si- gnal actif WS. Pour cela, la sortie du générateur de signal actif 3 est appliquée par un inverseur 21 aux entrées de commande des multiplicateurs 19, 20. Les sorties des multiplicateurs sont reliées respective- ment aux secondes entrées des additionneurs 11, 13. La description suivante du fonctionnement du circuit de la figure 1 considère les signaux dans une ligne vidéo. Comme exemple, on suppose un signal d'avant-plan qui représente une personne deyant un mur bleu alors que le signal d'arrière-plan représente une image devant laquelle doit être présentée la personne. Pendant la détection du mur bleu, le signal actif WS commande les multiplicateurs 9, 19, 20 pour que le signal de couleur d'avant-plan ne soit pas transmis à l'additionneur 11 pendant que les signaux d'arrièreplan Yh, Uh et Vh arrivent aux additionneurs 11 et 13. De plus, le signal de densité d'éclairage d'avant-plan Yv est transmis à l'additionneur 13 sans être influencé. La partie de densité de lumière de la couleur du mur blanc est supprimée par une tension op- posée pour que les parties du signal d'arrière-plan soient transmises pour l'essentiel sans être influen- cées, à un codeur 14 et former le signal de sortie. Toutefois dès que des parties de la personne sont détectées, par exemple les cheveux ou le visage, le signal actif WS passe à l'autre niveau de signal, ce qui correspond à la suppression des signaux d'ar- rière-plan Yh, Uh et Vh et la transition des signaux Uv et Vv à l'additionneur 11. Cette transition se pro- duit toutefois progressivement, si bien qu'il n'y a pas de partie de spectre gênante. Les structures fines ou précises sont transmises par les procédés de télé- vision en couleur connus, avec une largeur de bande de couleur, limitée seulement à l'aide du signal de den- sité de couleur. Mais comme le signal de densité de lumière d'avant-plan Yv est transmis à l'additionneur 13 sans être influencé, le signal de sortie contient également les détails fins dans la zone de transition entre le signal d'avant-plan et le signal d'arrière- plan. Après la détection de l'avant-plan, en fonc- tion de la couleur du mur bleu, le signal actif WS passe de nouveau à l'autre niveau, si bien que le si- gnal de densité de lumière d'arrière-plan Yh et le si- gnal de couleur d'arrière-plan Uh/Vh arrive de nouveau au codeur 14 pendant que le signal de couleur d'avant- plan Uv/Vv est supprimé. La figure 2 montre un dispositif combinant un circuit pour la mise en oeuvre du procédé à un mé- langeur connu pour les signaux SECAM. Un rail d'entrée permet de transmettre jusqu'à 20 signaux FBAS de sour- ces de signaux S1... 520 non représentés dans le dé- tail. Les signaux des sources Si... S4 apparaissent sous la forme de composantes comme signaux de couleur R, G, B et sont fournis par un commutateur-sélecteur 32. A la place des signaux de couleur, on peut de ma- nière avantageuse fournir également d'autres composan- tes comme par exemple Y, PR et PB. L'un des signaux des sources Si... S4 est appliqué à un générateur de signal actif 3 ainsi qu'à une matrice 42 qui sont ob- tenus à partir du signal de densité de couleur Yv d'avant-plan et du signal de couleur d'avant-plan Uv/vv déjà fournis de manière séquentielle par ligne. Deux sorties du rail d'entrée 31 sont re- liées aux circuits-séparateurs de signaux 33, 34 qui se composent principalement des parties 16, 17, 18 re- présentées à la figure 1 et d'un signal de densité de lumière Y ainsi que d'un signal de couleur U/V séquen- tiel en ligne. Lorsque le dispositif est mis en oeuvre pour mélanger deux signaux, les commutateurs 38... 41 occupent les positions représentées en traits pleins. Puis, les signaux de densité de couleur dérivés des circuits de division de signaux sont fournis à un pre- mier circuit de fondu 35 et pour les deux signaux de couleur, on a un second circuit de fondu 36. Les sor- ties des deux circuits 35, 36 sont reliées aux entrées du codeur SECAM 14 dont la sortie 15 fournit les si- gnaux de sortie. Les circuits de fondu 35, 36 peuvent être commandés par une tension de commande appliquée au point 37 de manière à effectuer une combinaison (fondu) des signaux appliqués aux deux circuits- séparateurs de signaux 33, 34. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on met les commutateurs 38-41 dans les positions représentées en pointillés. Le signal vidéo appliqué au circuit-séparateur de signaux 34 sert alors de signal d'arrière-plan et les signaux sélec- tionnés par le circuit de sélection 32 représentent l'avant-plan. Les signaux de sortie du circuit- séparateur de signaux 33 ne sont plus utilisés. Les circuits de fondu 35, 46 sont commandés par le signal actif WS et le circuit 36 assure le fondu entre le si- gnal de couleur d'avant-plan et le signal de couleur d'arrière-plan, et le circuit de fondu 35 commande uniquement l'amplitude du signal de densité de couleur d'arrière-plan Yh. Le signal de densité de lumière d'avant-plan Yv est temporisé dans le circuit 12 sans être influencé par le signal actif WS et est addition- né au signal de densité de lumière d'arrière-plan Yh dans un additionneur 43. La fonction du circuit de la figure 2 correspond pour le reste au fonctionnement du circuit de la figure 1 et cette description ne sera pas reprise. Le circuit de la figure 3 sert à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention en combinaison avec un procédé connu sous la dénomination "procédé AMC" pour mélanger les signaux vidéo de la norme SE- CAM. Pour le mélange, les signaux SECAM sont tout d'abord divisés en signaux de couleur de densité de lumière et séquentiellement dans le temps. Puis, une porteuse auxiliaire située à l'extérieur de la bande de base des signaux vidéo est modifiée en amplitude avec le signal de couleur (U/V) séquentiel en ligne. Ce signal peut être traité dans un mélangeur monoca- nal, puis est transformé de nouveau en un signal SE- CAM. Le circuit de la figure 2 comporte un rail d'entrée 31, un circuitsélecteur 32, un générateur de signal actif 3 et une matrice 42 alimentant un premier codeur AMC 51 de manière alternée par les signaux de différence de couleur Uv, Vv par un multiplicateur 9. Le codeur AMC 51 comprend un modulateur d'amplitude ainsi qu'un additionneur additionnant la porteuse auxiliaire modulée en amplitude et le signal de densi- té de lumière. Un inverseur 52 transmet le signal de sortie du codeur AMC 51 à une entrée du circuit de fondu 53. Deux sorties du rail d'entrée 31 peuvent être reliées par les circuitsséparateurs de signaux 33, 34 et d'autres codeurs AMC 54, 55 à deux entrées du circuit de fondu 53, de sorte que le circuit de la figure 3 peut fonctionner comme un mélangeur d'image connu (position en traits pleins pour les commutateurs 52, 56). Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on positionne les commutateurs 52 et 56 dans la position non représentée en traits pleins. Le signal de sortie du codeur AMC 54 est transmis par un multiplicateur 57 qui est commandé par le signal actif WS par l'inverseur 58. On peut ainsi commander par un seul canal, l'amplitude du signal d'arrière-plan pré- sent comme signal AMC. Lorsque le commutateur 52 occu- pe la position représentée en pointillés, au lieu du signal de sortie du codeur AMC 54, le signal de sortie du codeur AMC 51 est appliqué au circuit de fondu 53. Ce signal sert de signal d'avant-plan et pour cela, sa composante de couleur est influencée à l'aide du mul- tiplicateur 9 en fonction du signal actif WS. Une sortie du circuit de fondu 54 est reliée à un décodeur AMC 59 qui démodule la porteuse auxi- liaire modulée en amplitude, si bien que le codeur SE- CAM 14 en aval reçoit un signal de densité de lumière Y et un signal de couleur U/V séquentiel en ligne. A la sortie 15 du codeur SECAM 14, on dispose alors du signal de sortie. REVENDICATIONS 1') Procédé d'incrustation électronique de l'arrière-plan à des signaux vidéo à porteuse auxi- liaire modulée en fréquence, séquentiellement en li- gne, les composantes d'un signal d'avant-plan et d'un signal d'arrière-plan étant fournies comme signal vi- déo couleur, codé et à partir des composantes du si- gnal d'avant-plan, on dérive un signal actif, procédé caractérisé en ce que le signal d'arrière-plan est sé- paré en un signal de densité de lumière d'arrière-plan et un signal de couleur d'arrière-plan, en ce que dans des composantes du signal d'avantplan, on sépare un signal de densité de lumière d'avant-plan et un signal de couleur d'avant-plan, séquentiels en ligne, les si- gnaux de densité de lumière et les signaux de couleur étant combinés respectivement de manière linéaire, l'amplitude des signaux de couleur et du signal de densité de lumière d'arrière-plan étant influencée par le signal actif et l'amplitude du signal de densité de lumière d'avant-plan étant principalement indépendante du signal actif (WS). ) Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les flancs du signal actif ont des temps de montée compris entre 100 et 200 ns pour la télévision actuelle (625 lignes). 3') Circuit pour la mise en oeuvre du procé- dé selon l'une des revendications i ou 2, caractérisé en ce que les signaux de densité de lumière et les si- gnaux de couleur séquentiels en ligne sont associés chacun à un additionneur (11, 13) dont les sorties sont reliées aux entrées d'un codeur (14), et le si- gnal de densité de lumière d'arrière-plan et le signal de couleur d'arrière-plan sont associés respectivement à un multiplicateur (19, 20), le signal de couleur d'avant-plan étant influencé par un autre multiplica- teur (9) et en ce que le signal actif est appliqué d'une part aux multiplicateurs (19, 20) pour les si- gnaux d'arrière-plan et au multiplicateur (9) pour les signaux d'avant-plan avec des polarités différentes. 4') Circuit selon la revendication 3, carac- térisé en ce que pour obtenir le signal de couleur d'avant-plan, il est prévu un inverseur (7) commandé à la demi-fréquence de ligne, et qui reçoit des signaux de différence de couleur, simultanés. 5") Circuit selon la revendication 4, carac- térisé en ce qu'une sortie de l'inverseur (7) est re- liée par un autre multiplicateur (9) et un filtre pas- se-bas (10) à une entrée de l'additionneur (11) des signaux de couleur. 6') Circuit selon la revendication 4, carac- térisé en ce que l'inverseur (7) est précédé par des filtres bidimentionnels (5, 6). 7') Circuit pour la mise en oeuvre du procé- dé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par un premier circuit de fondu (35) pour les signaux de densité de lumière et un second circuit de fondu (36) pour les signaux de couleur, chaque fois une en- trée des circuits de fondu (35, 36) étant reliée à un premier circuitséparateur de signaux (34), une entrée du premier circuit de fondu (35) étant reliée par un commutateur (387) à une sortie de densité de lumière d'un second séparateur de signaux (33), une autre en- trée du second circuit de fondu (36) pouvant être re- liée sélectivement à une sortie de couleur du second circuit de séparateur de signaux (33) ou à -la sortie de couleur d'une matrice (42) et en ce que les sorties des circuits de fondu sont reliées aux entrées d'un codeur vidéo couleur (14), un additionneur (43) pou- vant être branché dans les lignes d'alimentation du signal de densité de lumière. 8') Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que d'une part le signal de densité de lumière d'avant-plan et le signal de cou- leur d'avant-plan et d'autre part le signal de densité de lumière d'arrière-plan et le signal de couleur d'arrière-plan sont combinés en un signal multipléxé avec un signal de couleur modulé en amplitude et en ce que les signaux multiplexés sont appliqués à un mélan- geur, l'amplitude du signal multiplié obtenu à partir du signal d'arrièreplan et le signal de couleur d'avant-plan étant influencée en sens opposé par le signal actif. 9') Circuit pour la mise en oeuvre du procé- dé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'après un circuit (34) pour séparer le signal d'ar- rière-plan en un signal de densité de lumière d'arriè- re-plan et un signal de couleur d'arrière-plan, il est prévu un codeur (55) générant le signal multiplexé, codeur dont la sortie est reliée par un circuit- multiplexeur (57) à une première entrée d'un mélangeur (53) et une matrice (42) pour dériver le signal de densité de lumière d'avant-plan et le signal de cou- leur d'avant-plan à un autre codeur (51) pour générer le signal multiplexé, codeur dont la sortie est reliée à la seconde entrée du mélangeur (53) dont la sortie est reliée par un décodeur (59) pour décoder le signal multiplexé à un codeur vidéo couleur (14).