Brevet FR2664779A1 — publié le 19920117

PROCEDE DE TRAITEMENT D'UN SIGNAL VIDEO La présente invention concerne un procédé de traitement d'un signal vidéo, plus particulièrement un procédé de traitement permettant d'afficher une image au format 4/3 sur un tube de télévision au format 16/9. Depuis peu, il existe sur le marché des tubes images au format 16/9 Ces tubes ont été développés pour les applications haute définition Toutefois, on envisage dès aujourd'hui d'équiper les téléviseurs avec ce type de tube, notamment les téléviseurs dont l'architecture a été réalisée pour être compatible avec les futurs standards Cependant, l'ensemble des programmes actuellement diffusés le sont au format 4/3 Il est donc nécessaire pour pouvoir afficher une image vidéo au format 4/3 sur un tube 16/9 de traiter cette image afin d'éliminer les problèmes de distorsion ou anamorphose lors de l'affichage. Différentes techniques ont été développées pour pouvoir afficher une image 4/3 sur un tube de télévision au format 16/9 Ainsi, dans la demande de brevet allemande P 37 22 172 8, on utilise des techniques basées sur la combinaison de la variation de la taille verticale de l'image en changeant l'amplitude du courant de déflection verticale et en changeant la taille horizontale de l'image avec des moyens électroniques. La présente invention concerne un nouveau procédé de traitement basé sur l'utilisation de mémoires de trame comme moyen de stockage. En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé de traitement d'un signal vidéo codé sous forme de blocs de k mots, ce signal étant écrit dans ou lu à partir de deux mémoires de trame comportant chacune un port d'entrée, un port de sortie à vitesse rapide et un port de sortie à vitesse lente, caractérisé en ce que le signal vidéo numérique en entrée est formé par des ensembles de M' blocs avec N' blocs contenant des données de luminance et M'-N' blocs contenant des données de chrominance, en ce que les blocs contenant les données de chrominance sont inscrits dans la première mémoire et les blocs contenant les données de luminance sont inscrits dans la deuxième mémoire, les mémoires étant inversées à chaque trame et en ce que les blocs contenant les données de luminance et les blocs contenant les données de chrominance sont lus simultanément sur le port de sortie à vitesse rapide de chaque mémoire, les mémoires étant inversées à chaque trame, et les données étant éventuellement traitées de manière à obtenir en sortie des données vidéo présentant un rapport de compression de M/N avec M > N. Selon un mode de réalisation particulier, M = 4 et N = 3 D'autre part le port d'entrée de la mémoire de trame fonctionne à une fréquence d'horloge de 13,5 M Hz tandis que le port de sortie à vitesse rapide fonctionne à une fréquence d'horloge de 27 M Hz De ce fait, on obtient en sortie des données de luminance qui sont directement exploitables pour un affichage sur un tube de télévision au format 16/9, tandis que les données de chrominance sont exploitables après stockage dans une mémoire tampon permettant d'obtenir la fréquence d'échantillonnage voulue. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les blocs contenant les données de luminance et les blocs contenant les données de chrominance sont lus simultanément sur le port de sortie à vitesse lente de chaque mémoire, les mémoires étant inversées à chaque trame, de manière à obtenir en sortie des données vidéo retardées d'une image De ce fait, les données issues des ports de sortie à vitesse lente peuvent être réinjectées en entrée dans le circuit de pré- traitement des signaux vidéo de manière à obtenir une réduction de bruit par exemple. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation préférentiel du procédé de traitement de signal vidéo conforme à la présente invention ainsi que d'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, la description étant faite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique d'une mémoire de trame utilisée dans la présente invention; la figure 2 est un diagramme des temps représentant le contenu des différentes mémoires de trame en fonction du temps; les figures 3, 4 et 5 sont des diagrammes des temps représentant les différents signaux de commande des mémoires de trame respectivement au niveau du port d'entrée et des deux ports de sortie, et la figure 6 est un schéma synoptique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de traitement conforme à la présente invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un type de mémoire de trame pouvant être utilisé dans le cadre de la présente invention Cette représentation n'est pas limitative Ladite mémoire est une mémoire vidéo Comme représenté sur la figure 1, la mémoire vidéo comporte essentiellement une partie mémoire 1 qui est commandée par des compteurs horizontaux 2 et des compteurs verticaux 3 pilotés par un circuit de commande 4 De manière plus spécifique, les compteurs horizontaux 2 sont constitués par trois pointeurs internes HP 1, HP 2, HP 3 tandis que les compteurs verticaux sont constitués par trois pointeurs internes VP 1, VP 2, VP 3 Les pointeurs V Pl et H Pl pointent le bloc o doivent être écrites les données en entrée, les pointeurs VP 2 et HP 2 pointent le bloc qui doit être lu au niveau de la sortie série A tandis que les pointeurs VP 3 et HP 3 pointent le bloc qui doit être lu sur la sortie série B La mémoire comporte d'autre part un Interface 5 entre les registres d'entrée et sortie et la partie mémoire proprement dite Elle comporte aussi un registre à décalage série 6 piloté par une horloge HA et qui constitue un registre tampon pour le port d'entrée A et le port de sortie A Ce registre à décalage série 6 est relié à l'interface 5 par l'intermédiaire de circuits de maintien d'écriture 7 et de lecture 8 Elle comporte de plus un registre à décalage série 9 piloté par une horloge HB qui constitue un registre tampon pour le port de sortie B et qui est connecté au circuit d'interface 5 par l'intermédiaire d'un circuit de maintien de lecture 10 Dans ce cas, la fréquence d'horloge des deux ports d'entrée et de sortie A est identique tandis que la fréquence d'horloge du second port de sortie, à savoir le port B, est un multiple entier de la fréquence d'horloge au port d'entrée A Chaque port peut être adressé par un ensemble de deux compteurs, à savoir un compteur pour les colonnes et un compteur pour les lignes Les trois ensembles de compteurs disponibles sont complètement indépendants, comme représenté sur la figure 1. En général, on ne peut pas accèder à la mémoire proprement dite mot par mot parce que le temps d'accès serait beaucoup trop long De ce fait, on accède à la mémoire par blocs de k mots, k étant choisi égal à 12 dans le mode de réalisation représenté. Ainsi, lorsque le compteur horizontal est incrémenté de un, on accède à un nouveau bloc de 12 mots L'incrémentation de chaque compteur est commandée d'une manière externe par le circuit 4 Cette mémoire vidéo est utilisée pour stocker un signal vidéo numérisé En conséquence, les données contenues dans la mémoire de trame sont constituées par des échantillons de signaux luminance et des échantillons de signaux chrominance Habituellement, la chrominance a une fréquence d'échantillonnage inférieure à celle de la luminance Dans le cadre de la présente invention, les blocs de données comportent soit des données luminance, soit des données chrominance et trois blocs de données luminance sont entrelacés avec un bloc de données chrominance, comme cela est expliqué ci-après avec référence aux différents diagrammes de temps. On décrira maintenant en se référant aux figures 2 à 6, un mode de réalisation du procédé de traitement d'un signal vidéo permettant un affichage d'un signal au format 4/3 sur un tube de télévision au format 16/9 conformément à la présente invention Ce procédé de traitement s'applique au cas o le système utilise deux mémoires de trame Comme représenté sur la figure 2, chaque trame Fl, F 2, F 3, F 4, F 5, F 6 a une durée de ms Dans le cas d'une image couleur, la fréquence d'échantillonnage est partagée entre les composantes luminance Y 1, Y 2, Y 3, Y 4, Y 5, Y 6 et les composantes chrominance Cl, C 2, C 3, C 4, C 5, C 6 La fréquence d'échantillonnage de la luminance est de 10, 125 M Hz et celle d'une composante chrominance de 3,375 M Hz, ce qui permet d'obtenir une fréquence d'échantillonnage de 13, 5 M Hz, à savoir la fréquence horloge duport d'entrée A d'une mémoire de trame dans le mode de réalisation représenté L'organisation des données dans chaque mémoire de trame FM 1 et FM 2 est représentée sur cette figure 2. On peut voir que les composantes vidéo YI et CI sont écrites séparément dans les deux mémoires de trame. Comme représenté sur la figure 3, le signal vidéo a été numérisé et mis sous forme de blocs de 12 échantillons Les données formatées en entrée comportent successivement trois échantillons de données luminance Y suivi d'un échantillon de données chrominance C, cette suite se répétant Conformément au procédé de la présente invention, dans la première mémoire de trame FM 1, on écrit tout d'abord les données de luminance. L'incrémentatlon du compteur horizontal de FM 1 est réalisée comme représenté sur la figure 1 A la première incrémentation du compteur, on écrit le bloc de données de luminance Y Le compteur de FM 1 est incrémenté mais l'écriture n'est pas autorisée La donnée en entrée étant une donnée de chrominance, celle-ci n'est pas inscrite dans la mémoire de trame E 1 M mais est inscrite dans la mémoire de trame FM 2, comme représenté sur la figure 3 Il en est ainsi pour tous les blocs constituant une trame, par exemple la trame F 2 sur la figure 2 Lors de la trame suivante, on inverse les deux mémoires et ainsi on écrit les données de chrominance dans la mémoire de trame FM 1, ces données étant représentées par C 3 sur la figure 2, et les données de luminance dans la mémoire de G trame FM 2, ces données étant représentées par Y 3 sur la figure 2 Ainsi, conformément à la présente invention, une des mémoires de trame stocke tout d'abord les composantes luminance échantillonnées à 10,125 M Hz tandis que l'autre mémoire de trame stocke les composantes de chrominance U et V échantillonnées à 3,375 M Hz Lorsque l'on lit les données sur le port de sortie B de chaque mémoire de trame, on obtient donc pour les données écrites conformément au diagramme représenté sur la figure 3 les données représentées sur la figure 4 De ce fait, sur le port de sortie B de la mémoire de trame FM 1, on obtient en continu les composantes de luminance YI, Ym, Yn, Yo, Yp, Ya qui sont sorties à la fréquence instantanée de 27 M Hz, ce qui correspond bien à un rapport de compression de 4/3 En effet, 27 = ( 10,125 x 2) x ( 4/3) Dans ce cas, l'incrémentation du compteur horizontal de la mémoire de trame F Mi est réalisée comme représenté sur la figure 4 On envoie toutes les trois impulsions deux impulsions de commande simultanées puisqu'une composante de chrominance est entrelacée avec trois composantes de luminance Simultanément, on sort sur le port de sortie B de la mémoire de trame EM 2, les composantes de chrominances C a/C S Dans ce cas, un bloc de données valide est sorti tous les trois blocs au moment o l'incrémentation du compteur horizontal est constituée par deux impulsions Un registre tampon est bien sûr nécessaire pour obtenir un flot de données continu à la fréquence d'échantillonnage des données de chrominance, à savoir 9 M Hz à partir de ce flot à 27 M Hz. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le port de sortie A des deux mémoires de trame est utilisé pour obtenir des données permettant de réaliser un traitement de réduction de bruit Etant donné le mode d'écriture utilisé pour écrire dans les mémoires de trame FM 1 et FM 2, la composante luminance est obtenue à partir d'une mémoire de trame, tandis que la composante chrominance est obtenue à partir de l'autre mémoire de trame, les fonctions de chaque mémoire étant inversées à chaque trame Les signaux de commande montrant le fonctionnement de l'incrémentation des compteurs sont représentés sur la figure 5 Le port de sortie A fonctionnant à la même fréquence que le port d'entrée A, on obtient sur le port de sortie A de chaque mémoire de trame FM 1 et EM 2 respectivement une composante chrominance C a ou C S suivie de trois blocs sans signification et trois composantes luminance YI, Ym, Yn, Yon Yp, suivies d'un bloc sans signification Dans ce cas, le compteur est incrémenté de manière à pointer les blocs suivants, mais les données sont sans signification En sortie des ports A des mémoires de trame FM 1 et EM 2, on obtient donc des données retardées d'une image qui peuvent être utilisées pour la réduction de bruit ou pour tout autre traitement en étant renvoyées sur un circuit de prétraitement, comme représenté ci-après sur la figure 6. On décrira maintenant avec référence à la figure 6 un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de traitement conforme à la présente Invention Dans les circuits représentés sur la figure 6, les composantes luminance et chrominance d'un signal vidéo ont tout d'abord été séparées avant d'être traitées et stockées dans les mémoires vidéo FMI et FM 2 Comme représenté sur la figure 6, le circuit conforme à la présente invention comporte deux mémoires vidéo 100, 101 à trois ports, à savoir un port d'entrée A fonctionnant à une fréquence de 13,5 M Hz, un port de sortie à vitesse lente A fonctionnant à une fréquence de 13,5 M Hz et un port de sortie à vitesse rapide B fonctionnant à une fréquence de 27 M Hz Les ports d'entrée A des mémoires vidéo 100 et 101 reçoivent des signaux numérisés issus d'un circuit de traitement de signal 111 Ce circuit de traitement 111 reçoit en entrée les signaux de luminance Y et de chrominance C multiplexés dans le circuit 105 pour former un signal à 13,5 méga-échantillons par seconde Avant d'entrer dans le circuit 105, le signal luminance Y est envoyé sur un filtre passe-bas 102 puis un convertisseur analogique numérique 103 transformant ledit signal de luminance en des données numériques échantillonnées à la fréquence de 10,125 M Hz et un circuit tampon 104 de type FIFO (pour premier entré, premier sorti) entrant les données à une fréquence de 10,125 M Hz et les sortant à la fréquence de traitement de 13,5 M Hz; de même avant d'entrer dans le circuit 105 les signaux de luminance sont envoyés sur un filtre passe- bas 106 recevant le signal de chrominance U et sur un filtre passe-bas 107 recevant le signal de chrominance V, puis sur un multiplexeur 108 multiplexant les signaux U et V issus des filtres passe-bas 106 et 107, le multiplexeur fonctionnant à une fréquence FH/2, un convertisseur analogique-numérique 109 transformant les signaux analogiques de chrominance en des données numériques de chrominance échantillonnées à la fréquence de 3,375 M Hz, et sur un circuit tampon 110 de type FIFO dont l'entrée fonctionne à la fréquence de 3,375 M Hz et la sortie à la fréquence de 13,5 M Hz Comme représenté sur la figure 6, les ports de sortie A des mémoires 100 et 101 sont connectés chacun en entrée de deux multiplexeurs 112, 113 fonctionnant à la fréquence trame Les sorties des multiplexeurs 112, 113 sont envoyées respectivement sur le circuit de traitement de signal 105 et le circuit de traitement de signal 113, de manière à réaliser une réduction de bruit en ajoutant, au signal luminance ou au signal chrominance, le signal pondéré de l'image précédente D'autre part, les sorties B des mémoires vidéo 100 et 101 sont respectivement connectées sur les entrées de deux multiplexeurs 114, 115 fonctionnant à la fréquence image T/2 En sortie du multiplexeur 114, on obtient les données de chrominance à une fréquence d'échantillonnage instantanée de 27 M Hz Ces données de chrominance sont entrées dans un registre tampon 116 de type FIFO qui les sort à la fréquence d'échantillonnage de 9 M Hz Les données en sortie du registre tampon sont envoyées soit directement, soit après passage dans un filtre vertical 117 vers un circuit de démultiplexage 118 de manière à séparer les données de chrominance en la donnée de chrominance U et la donnée de chrominance V Elles sont envoyées chacune sur un convertisseur numérique-analogique 119, 120 fonctionnant à la fréquence de 9 M Hz et d'une manière connue les signaux issus des convertisseurs numériques-analogiques 119, 120 sont envoyés sur des filtres passe-bas 121, 122 de manière à obtenir en sortie des signaux de chrominance U et V pouvant être affichés sans distorsion sur un écran 16/9 De même, en sortie du multiplexeur 115, on obtient un signal de luminance à la fréquence d'échantillonnage de 27 M Hz Ce signal est envoyé sur un convertisseur numérique-analogique 123 fonctionnant à 27 M Hz, puis sur un filtre passe-bas 124 de manière à obtenir 1 O un signal luminance directement affichable sur un écran 16/9. Le circuit décrit ci-dessus permet donc en utilisant deux mémoires de trame de réaliser un traitement du signal vidéo conformément à la présente invention Ce traitement permet un affichage d'un signal vidéo sur un écran 16/9 sans distorsion. REVENDICATIONS 1 Procédé de traitement d'un signal vidéo codé sous forme de blocs de k mots, ce signal étant écrit dans ou lu à partir de deux mémoires de trame comportant chacune un port d'entrée, un port de sortie à vitesse rapide et un port de sortie à vitesse lente, caractérisé en ce que le signal vidéo numérique en entrée est formé par des ensembles de M' blocs avec N' blocs contenant des données de luminance et M'-N' blocs contenant des données de chrominance, en ce que les blocs contenant les données de chrominance sont inscrits dans la première mémoire et les blocs contenant les données de luminance sont inscrits dans la deuxième mémoire, les mémoires étant inversées à chaque trame et en ce que les blocs contenant les données de luminance et les blocs contenant les données de chrominance sont lus simultanément sur le port de sortie à vitesse rapide de chaque mémoire, les mémoires étant Inversées à chaque trame, et les données étant éventuellement traitées de manière à obtenir en sortie des données vidéo présentant un rapport de compression de M/N avec M > N. 2 Procédé de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que M = 4 et N = 3. 3 Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le port d'entrée fonctionne à une fréquence d'horloge de 13,5 M Hz et le port de sortie à vitesse rapide à une fréquence d'horloge de 27 M Hz. 4 Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les blocs contenant les données de luminance et les blocs contenant les données de chrominance sont lus simultanément sur le port de sortie à vitesse lente de chaque mémoire, les mémoires étant inversées à chaque trame, de manière à obtenir en sortie des données vidéo retardées d'une trame. Procédé de traitement selon la revendication 4, il caractérisé en ce que le port de sortie à vitesse lente fonctionne à une fréquence d'horloge de 13,5 M Hz.