Brevet FR2641434A1 — publié le 19900706

DESCRIPTION *Dispositif de transmission d'informations utilisant un codage statistique". La présente invention concerne un dispositif de transmission d'informations utilisant un codage statistique, dispositif comportant une partie émission destinée à transmet- tre des informations se présentant sous forme de série d'échantillons numériques et pourvu à cet effet d'un organe de codage statistique pour transformer les échantillons numéri- ques en mots de code statistique et un circuit multiplexeur pour insérer parmi les mots de code statistique des mots de synchronisation, et au moins une partie réception pourvue d'un organe de réception pour recevoir les mots de codes transmis et d'un circuit de correction coopérant avec un circuit de dé- tection de mot de synchronisation pour pouvoir rétablir les séries d'échantillons numériques après le traitement apporté par un organe de décodage statistique afin de les fournir à un organe d'utilisation. Un tel dispositif trouve des applications importan- tes, notamment pour la transmission, sous forme numérique, d'images de télévision, chaque série d'échantillons représen- tant alors une ligne de l'image et les échantillons les points d'image (pixels). Le problème qui se pose avec ce genre de dispositif est sa vulnérabilité aux erreurs de transmission. Une erreur de transmission affecte en premier lieu l'échantillon conte- nant cette erreur et peut se répercuter sur les échantillons suivants; il s'ensuit que, bien que finalement les échantil- lons soient reconnus convenablement, ils ne correspondent plus à la place de l'échantillon dans la série. Ce changement de place se propage de ligne en ligne et l'on obtient ainsi une image dont la qualité est fortement dégradée. L'utilisation d'un code de synchronisation permet de résoudre ce problème. Dans la demande de brevet français N 87 09 446 dé- posée le 3 juillet 1987 au nom de la demanderesse, on a préco- nisé de disséminer dans les paquets le code de synchronisa- tion. Bien que cette mesure donne entièrement satisfaction en ce qui concerne les erreurs survenant en paquets, c'est-à-dire pendant un temps supérieur à la durée de transmission d'un mot de code de synchronisation, la demanderesse a cependant cher- ché une solution nécessitant moins de matériel et donnant fi-. nalement en pratique une bonne invulnérabilité aux erreurs. Pour cela, un dispositif du genre mentionné dans le préambule est remarquable en ce que le mot de synchronisation est un mot de code autosynchronisable inséré au moins deux fois aux extrémités des séries. Ce qu'on entend par code autosynchronisable est un mot de code comportant un suffixe qui est soit un mot de code, soit la concaténation de plusieurs mots de ce code. L'article suivant donne toute indication en ce qui concerne ce sujet: Self-Synchronizing Huffman Codes" de THOMAS J. FERGUSON et al. paru dans IEEE TRANSACTION ON INFORMATION THEORY, Vol.IT-30, N 4, juillet 1984. La description suivante, en regard des dessins an- nexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre la partie émission d'un disposi- tif conforme à l'invention. La figure 2 représente l'arbre de codage utilisé pour coder sous forme statistique les échantillons à transmet- tre. La figure 3 montre la partie réception d'un dispo- sitif conforme à l'invention. La figure 4 montre comment sont insérés, conformé- ment à l'invention, les mots de code de synchronisation. La figure 5 est destinée à montrer les effets per- turbateurs d'erreurs de transmission sur les séries de codes. La figure 6 est destinée à l'explication du fonc- tionnement du circuit de correction. 26 4 14 3 4 La figure 7 est une légende se rapportant à la fi- gure 6. A la figure 1, on a représenté la partie émission T. d'un dispositif conforme à l'invention. La référence 1 indique une caméra de télévision. Cette caméra fournit sur une sortie 2 des signaux de luminance et sur une sortie 4 des signaux né- cessaires au bon fonctionnement d'une base de temps émission 10. Les signaux de luminance sont transformés au moyen d'un convertisseur analogique-numérique 12 en un code binaire com- portant un nombre fixe d'éléments binaires, par exemple 4. Puis ce code est transformé en un code statistique ou code d'Huffman au moyen d'un codeur 15, de préférence du type dé- crit dans la demande de brevet français N0 88 10 617 déposée le 5 août 1988 au nom de la demanderesse. Le Tableau I ci-des- sous précise le codage utilisé dans l'exemple de réalisation décrit ici. TABLEAU I Colonne 1 Colonne 2 Colonne 3 olonne 4 Réf. des mots Code statistique longueur Réf. de identifié (en binaire) en eb la feuille W8 1 I 1 F8 j W7 | 01 2 F7 t W9 | 001 3 F9 | W6 00011 5 F6 WIO 000101 6 F10 W5 0001000 7 F5 W11 l 00010010 8 Fil l W4 0001001111 10 F4 W12 00010011001 11 F12 W3 00010011000 j 11 F3 W2 000100110100 12 F2 W14 000100110110 12 F14 W1 000100111000 12 F1 W13 000100111001 12 F13 W15 000100111010 12 j F15 WSL 000000111111 12 SL WST 0000000 7 ST 26 4 1 4 3 4 Ce codage peut être aussi représenté par un arbre de codage comme le montre la figure 2. Sur cette figure, on distingue les noeuds N1 à N26 et les feuilles F1 à F15, EF1 à EFIO, ST et SL. Les feuilles représentent les mots de code statis- tique obtenus en parcourant l'arbre à partir du noeud N1. Le premier élément binaire B1 du mot statistique sera un "1" si l'on va à droite ou un "0" si l'on va à gauche. Ceci est rap- pelé par la référence REF. Un code est déterminé dès que l'on arrive sur une feuille et la valeur d'éléments binaires B2 à B12 est déterminée en s'aidant de la référence REF. Ainsi les feuilles F1 à F15, SL et ST correspondent aux codes W1 à W15, WSL et WST indiqués dans le Tableau I. Les feuilles EF1 à EF10 correspondent à des mots de code statistique erronés par des erreurs de transmission par exemple. Aux feuilles EF1 à EF7 et EF9 on fait correspondre au décodage de manière arbitraire, le mot W8 et aux feuilles EF8 et EF10 les mots W9 et W7. Ceci est explicité dans le Tableau II. TABLEAU II Colonne 1 Colonne 2 Colonne'3 Colonne 4 Réf. des mots Code statistique longueur Réf. de identifié (en binaire) en eb la feuille W8 00001 5 EF1 W8 000001 6 EF2 W8 00000010 8 EF3 W8 000000110 9 EF4 W8 0000001110 10 EF5 W8 00000011110 1 il EF6 W8 000000111110 12 EF7 W8 000100110101 12 EF8 W9 000100110111 12 EF9 W7 000100111011 12 EF10 Ces mots statistiques sont ensuite emmagasinés dans une mémoire tampon émission 20 en transitant par un multiple- xeur 22. Les données contenues dans la mémoire 20 sont utili- sées par un organe d'émission 24 pour être émises sur un canal de transmission 26. 264 1434 A la figure 3, on a représenté la partie réception R d'un dispositif conforme à l'invention. La référence 30 in- dique un organe de réception qui reçoit les données transmises par le canal 26. Ces données sont emmagasinées dans une mémoi- re tampon réception 32. Un décodeur de mots statistiques 35 restitue les mots W-- pour les fournir à un organe d'interface 38. De préférence ce décodeur est du type décrit dans la de- mande de brevet français déposée au nom de la demanderesse le 6 décembre 1988 sous le numéro 88 15 959. L'organe 38 coopère avec une base de temps 40 pour que des signaux convenables soients appliqués à un organe de visualisation 42. A la figure 4 on montre schématiquement des lignes de points d'images L1, L2,..., Ln qui sont transmises par le dispositif de l'invention. A chaque pixel (point d'image) on affecte un mot W.. par exemple la ligne L1 comporte en son sein la suite de huit mots W7, W8, W7, W7, W6, W8, W9, W8. A cette suite de mots va correspondre une série de mots statis- tiques explicités à la figure 5a. Si par suite d'une erreur de transmission un élément binaire est inversé, par exemple l'élément binaire souligné, cette série donnera la suite de dix mots W7, WS, W7, W7, W8, W9, W8, W8, W9, W8 comme cela est explicité à la figure 5b. On assiste donc à un décalage dans le temps de la correspondance entre le code et l'emplacement du pixel. La présente invention propose donc des moyens qui assurent de temps à autre ou périodiquement la bonne corres- pondance de mots de code avec leur pixel. De préférence, on s'assure de cette correspondance à chaque ligne d'image. Pour cela, en fin de chaque ligne on insère au moins deux mots de code autosynchronisables WSL (voir figures 4 et 5) comme mots de synchronisation. Le mot autosynchronisable retenu est le mot WSL correspondant à la feuille SL; ce mot est donc "000000111111". On constate que conformément à la définition donnée ci-dessus ce mot comporte un suffixe "111111" qui est la con- caténation de six mots "1" (mot W8 Tableau I). Ainsi si une 26 4 1 434 série (une ligne dans l'application envisagée) a été transmise d'une manière erronée le suffixe du premier WSL permettra que le deuxième mot WSL soit reconnu, lui, comme mot de synchroni- sation. A la figure 5c on a représente le cas o deux er- reurs de transmission se produisent. Elles sont entourées sur la figure 5c. La première affecte les pixels d'images et pro- voque même le décodage du mot W8 issu du Tableau II affectant des codes aux chaînes d'éléments binaires erronés. La deuxième affecte le mot de synchronisation WSL lui-même mais le second mot WSL est reconnu et la synchronisation assurée. Pour cela, le dispositif de l'invention est formé de la manière suivante. On a prévu un organe de correction 50 qui est insé- ré entre la sortie du décodeur 35 et l'entrée de l'organe d'interface 38 et qui comporte un organe de décodage 55 pour reconnaître le mots WSL, une mémoire tampon de synchronisation (mémoire genre FIFO du type NPD42505C fabriquée par NEC, par exemple), pour contenir toute une ligne d'échantillons dé- codés par 35, un compteur d'écriture 68 pour fixer l'emplace- ment dans la mémoire 60 de l'échantillon à y inscrire, un compteur de lecture 70 pour définir l'emplacement dans la mé- moire 60 de l'échantillon à fournir à l'organe 38, un organe de séquencement 78 pour régir le fonctionnement de l'organe de correction 50 et un ensemble de porte ET à deux entrées 80, 81 et 82 coopérant avec l'organe de séquencement 78. La porte 80 interconnecte par sa première entrée et sa sortie l'organe de décodage 55 avec l'organe de séquencement 78. La deuxième en- trée reçoit un signal de validation WD qui définit une 'fenê- tre' de décodage en un moment o le mot WSL est susceptible d'apparaître, on évite ainsi qu'une reconnaissance erronée survienne au cours d'une ligne. Les sorties des portes ET 81 et 82 sont reliées aux entrées de comptage des compteurs 68 et ; à une de leurs entrées elles reçoivent un signal CK qui provient de la base de temps 40 et qui fixe l'apparition d'échantillons à fournir à l'organe de visualisation 42. L'au- tre entrée de la porte 81 est reliée à l'organe 78 pour rece- voir EW qui autorise la progression du compteur 68 et le fonc- tionnement du décodeur 35. L'autre entrée de la porte 82 est reliée aussi à l'organe 78 pour recevoir un signal ER qui au- torise ou non la progression du compteur 70. L'organe 78 déli- vre aussi des signaux RZW pour mettre à zéro le contenu du compteur 68 et RZR pour mettre à zéro le contenu du compteur 70. L'organe 78 élabore ces différents signaux en fonction du signal de sortie de la porte 80 comme déjà dit et aussi en fonction du contenu du compteur 68 et des signaux QW et QR provenant des compteurs 68 et 70 pour indiquer qu'ils sont à leur capacité maximale. L'organe de séquencement peut aisément être conçu à partir des considérations suivantes: on admet que les lignes ont "p" pixels ce qui correspond aux capacités de comptage des compteurs 68 et 70 et on examine maintenant les cas suivants. 1) Le nombre d'échantillons décodés est égal à "p" (fonction- nement normal). Dans ce cas le premier mot WSL est reconnu lorsque le contenu du compteur 68 est égal à "p", ainsi celui-ci est remis à zéro lorsque le mot WSL est reconnu une deuxiè- me fois. Le contenu du compteur 70 est remis à zéro dès qu'il a atteint sa valeur maximale; le signal QR prend alors sa valeur active. 2) Le nombre d'échantillons décodés est inférieur à "p". Comme ci-dessus l'apparition de WSL remet à zéro le compteur 68 et le signal EW bloque le décodeur 35 et empê- che la progression du compteur-68 tant que le compteur 70 n'a pas atteint sa position maximale (QR actif). 3) Le nombre d'échantillons décodés est supérieur à "p", soit p+K échantillons sont décodés avant l'apparition de WSL. Le fonctionnement de ce cas est expliqué à l'aide de la figure 6. Sur cette figure ADW et ADR représentent le contenu des compteurs 68 et 70. On se place à l'instant t = T-1 o le contenu du compteur est p-i. A cet emplacement s'enregistre l'échan- tillon relatif à une ligne La ce qui implique que les em- placements 1 à p-1 soient occupés par des échantillons re- présentant les pixels de la ligne L0 (voir légende figure 7). A cet instant le contenu du compteur 70 est p; à cet emplacement on a l'échantillon représentant un pixel appar- tenant à la ligne antérieure L_1. A l'instant t = T les contenus ADW et ADR sont res- pectivement p et 1, le premier échantillon de la ligne L0 est lu. A l'instant t = T+l un deuxième échantillon de L0 est lu, mais l'échantillon inscrit dans la mémoire 60, lui, ne sera jamais lu comme on le verra par la suite. A l'instant t = T+k, k échantillons qui ne seront jamais lus sont inscrit dans la mémoire et c'est à cet ins- tant que WSL apparaît, ce qui fait qu'à l'instant t = T+k+1 le compteur 68 est initialisé et ADW = 1, mais le compteur continue sa progression jusqu'à l'instant T+p-1 o il atteint sa position maximale "p"; le signal ER devient ac- tif et le bloque à ce contenu jusqu'à ce que le contenu du compteur 60 atteigne p-1 à l'instant T+p+k-1; à l'instant suivant = T+p+k on considère que la correspondance échan- tillon et emplacement du pixel est respectée. 26 4 1 434 REVENDICATIONS: 1. Dispositif de transmission d'informations utilisant un codage statistique, dispositif comportant une partie émis- sion destinée à transmettre des informations se présentant OS sous forme de série d'échantillons numériques et pourvu à cet effet d'un organe de codage statistique pour transformer les échantillons numériques en mots de code statistique et un cir- cuit multiplexeur pour insérer parmi les mots de code statis- tique des mots de synchronisation, et au moins une partie ré- ception pourvue d'un organe de réception pour recevoir les mots de codes transmis et d'un circuit de correction coopérant avec un circuit de détection de mot de synchronisation pour pouvoir rétablir les séries d'échantillons numériques après le traitement apporté par un organe de décodage statistique afin de les fournir à un organe d'utilisation, caractérisé en ce que le mot de synchronisation est un mot de code autosynchro- nisable inséré au moins deux fois aux extrémités des séries. 2. Dispositif de transmission d'informations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de correc- tion est formé d'un organe de mémorisation d'une capacité suf- fisante pour contenir au moins une série d'échantillons, d'un compteur d'écriture pour former des codes d'adresses définis- sant les emplacements des échantillons dans ledit organe de mémorisation transmis à enregistrer, d'un compteur de lecture pour définir l'emplacement dans l'organe de mémorisation de l'échantillon à fournir à l'organe d'utilisation et d'un orga- ne de séquencement destiné à bloquer ou à autoriser la pro- gression desdits compteurs en fonction du signal fourni par le circuit de détection. 3. Dispositif de transmission d'informations selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de sé- quencement fournit un signal de fenêtre pour valider dans un laps de temps o le mot de synchronisation est susceptible d'être reçu, le signal de sortie du circuit de détection.