Brevet FR2668013A1 — publié le 19920417

DISPOSITIF POUR LA CONVERSION ANALO GIQUE/NI3NIQUE DE SIGNAUX VIDEO L'invention est relative à un dispositif pour la conversion analogique/numérique de signaux video ainsi qu'à un appareil, tel qu'un récepteur de télévision ou un magnétoscope, comportant un dispositif et un convertisseur de ce type. Le traitement des images de télévision s'effectue de plus en plus sous forme numérique. Par exemple l'incrustation, dans l'image principale, d'une image différente à un format réduit nécessite un traitement qui, aujourd'hui, est effectué de façon numérique. Mais comme les signaux vidéo sont émis et reçus sous forme analogique il est nécessaire de disposer de convertisseurs analogique/numérique. Cette conversion pose des problèmes difficiles à résoudre, notamment parce qu'un signal de télévision en couleurs est à fréquence élevée et comporte plusieurs composantes. Pour convertir un signal analogique en un signal numérique on échantillonne le signal analogique et on transforme chaque échantillon en un signal numérique. Pour que la conversion soit correcte, ctest-à-dire pour que le signal numérique représente fidèlement le signal analogique, il est nécessaire que le spectre du signal analogique ne contienne pas de fréquence supérieure à la demi-fréquence d'échantillonnage. I1 faut également que l'amplitude du signal analogique corresponde à la dynamique du convertisseur et que la valeur minimale (ou maximale) du signal analogique soit égale à la tension de référence basse (ou haute) du convertisseur. En outre, comme le convertisseur analogique/numérique est en général unique et que le signal vidéo comporte plusieurs composantes : un signal de luminance Y et deux signaux U et V de différences de couleurs, il faut prévoir un multiplexage de ces diverses composantes. Jusqu'à présent on utilise pour traiter le signal vidéo avant son application à l'entrée du convertisseur analogique/numérique, un dispositif qui comprend les moyens de multiplexage des trois composantes Y, U, V suivis par un filtre passe-bas permettant de limiter le spectre afin que celui-ci ne comporte pas de fréquence supérieure à la demi-fréquence d'échantillonnage. Ce filtre passe-bas est lui-même suivi par un amplificateur ou atténuateur permettant de conférer à l'amplitude des diverses composantes du signal vidéo une valeur compatible avec la dynamique du convertisseur. Après cet amplificateur on prévoit un dispositif de clampage qui fixe le niveau de noir tant du signal de luminance que des signaux de chrominance. Enfin, le circuit de clampage est relié à l'entrée du convertisseur par l'intermédiaire d'un adaptateur d'impédance. Le niveau de noir de la luminance étant différent du niveau de noir de la chrominance on adjoint au circuit de clampage un autre multiplexeur qui permet d'affecter le niveau de noir correct en synchronisme avec la transmission des signaux de luminance et de chrominance. On a constate qu'un tel circuit de traitement provoquait des distorsions du signal analogique et que l'origine de ces distorsions réside principalement dans le multiplexage des niveaux de noir. En effet le dispositif de clampage, qui comprend habituellement un condensateur, présente un temps de réponse important par rapport à la période du multiplexage. L'invention permet de remédier aux inconvenients mentionnés ci-dessus. Elle est caractérisée en ce que le circuit de traitement, destiné à transmettre les composantes du signal vidéo analogique à l'entrée d'un convertisseur analogique/numérique, comporte au moins deux circuits de clampage, l'un pour le signal de luminance et l'autre pour le signal de chrominance. Etant donné que les circuits de clampage sont séparés, sur chacun de ceux-ci est appliqué en permanence un signal de référence et il n'est donc pas nécessaire, comme dans le circuit à dispositif de clampage unique, de multiplexer les niveaux de noir. L'invention concerne, selon un autre de ses aspects, un circuit de traitement des signaux vidéo, destiné à transmettre les composantes du signal vidéo à 11 entrée d'un convertisseur analogique/numérique, qui est caractérisé en ce qu'il comprend deux voies séparées : l'une pour la luminance, et pour pour la chrominance et en ce que les moyens de multiplexage luminance-chrominance sont disposés après ces deux voies et avant l'entrée du convertisseur analogique/numérique. Ainsi, par rapport aux dispositifs connus, qui comportent une seule voie, c'est-à-dire un seul filtre, un seul amplificateur et un seul dispositif de clampage, les contraintes imposées aux signaux de luminance et de chrominance peuvent être moins sévères et le traitement des composantes peut être optimisé. En particulier avec deux voies séparées les amplitudes des signaux Y (luminance) et C (chrominance) peuvent être sensiblement différentes. En outre dans un mode de réalisation de ce second aspect de l'invention, chaque filtre passe-bas est précédé par un amplificateur ou atténuateur formant en même temps un organe d'adaptation d'impédance pour attaquer le filtre par son impédance caractéristique. De préférence le multiplexeur disposé après les deux voies est connecté à l'entrée du convertisseur sans adaptateur d'impédance. On a en effet constaté que, contrairement aux dispositifs connus dans lesquels on prévoit une adaptation d'impédance entre le dispositif de clampage et l'entrée du convertisseur, cette adaptation tétait pas utile la plupart du temps, l'impédance d'entrée du convertisseur étant généralement assez élevée. En outre la suppression de cet adaptateur dtimpédance supprime une cause de décalage, au cours du temps, de la composante continue du signal transmis. Ce décalage, qui peut fausser l'information se rapportant au niveau de noir, provient de la dérive de tension d'offset de l'adaptateur d'impédance. Quand le circuit de traitement comporte deux voies séparées, dans la voie du signal de chrominance on prévoit, de préférence, des moyens pour adapter les amplitudes des deux signaux de différences de couleurs. Dans une réalisation ces moyens d'adaptation sont disposés en amont de la voie et comprennent deux entrées, une pour chaque signal de différence de couleurs, ainsi qu'un multiplexeur pour transmettre alternativement les signaux de différences de couleurs à l'entrée de la voie de chrominance ainsi qu'un amplificateur ou atténuateur entre l'une des entrées et le multiplexeur. Selon encore un autre de ses aspects, l'invention se rapporte à un circuit de traitement de signaux vidéo en amont d'un convertisseur analogique/numérique qui est caractérisé en ce qu'il comprend un multiplexeur supplémentaire dont une entrée reçoit le signal vidéo à traiter et l'autre entrée un signal supplémentaire. Ce dernier est un signal d'une source quelconque différente de celle transmettant les signaux vidéo habituels, ce qui permet de numériser le signal de cette autre source en l'absence de transmission d'image. Ce multiplexeur permet également l'insertion d'informations pendant les lignes non visibles du signal à numériser. Ces informations utiles comprennent par exemple une information sur le niveau de noir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma d'un circuit de traitement connu, et - la figure 2 est un schéma d'un circuit de traitement selon l'invention. On décrira d'abord brièvement le circuit connu, cette description permettant de mieux comprendre l'invention qui sera décrite en relation avec la figure 2. Le circuit de la figure 1 comporte trois entrées, respectivement 10, Il et 12, pour les trois composantes du signal vidéo, à savoir la composante Y de luminance appliquée sur l'entrée 10, et les composantes U et V de différences de couleurs appliquées sur les entrées, respectivement 11 et 12. Le circuit comporte également des entrées 13 et 14 recevant, pour l'entrée 13, le signal HSYNC de synchronisation ligne et pour l'entrée 14, le signal VSYNC de synchronisation trame. L'entrée 10 est connectée à la première entrée 151 d'un multiplexeur 15 dont la seconde entrée 152 est reliée à la sortie 163 d'un autre multiplexeur 16 dont les deux entrées, respectivement 161 et 162, sont connectées aux entrées Il et 12 du circuit. Le multiplexeur 16 est commandé par un signal SW appliqué sur son entrée 164 et fourni par un contrôleur 17 présentant deux entrées 171 et 172 reliées aux entrées de synchronisation 13 et 14. Le multiplexeur 15 est commandé sur son entrée de commande 154 par une autre sortie 174 du contrôleur 17. La sortie 155 du multiplexeur 15 est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bas 20 dont la sortie est connectée à l'entrée d'un dispositif de clampage 22 par l'intermédiaire d'un amplificateur ou atténuateur 21. La sortie du dispositif de clampage 22 est connectée à l'entrée 25 du convertisseur analogique/numérique 26 par l'intermédiaire d'un organe 23 d'adaptation d'impédance. L'entrée de référence 221 du dispositif de clampage est reliée à la sortie 273 d'un multiplexeur 27 recevant sur sa première entrée 271 un signal de référence VRefy correspondant au niveau de noir pour le signal de luminance et, sur sa seconde entrée 272, > un autre signal de référence correspondant au niveau de noir VRef C pour le signal de chrominance. L'entrée de commande 274 du multiplexeur 27 est connectée à la sortie 174 du contrôleur 17, comme l'entrée 154 du multiplexeur 15. Le circuit de l'invention qui est représenté sur la figure 2, comprend également les entrées 10, 11, 12, 13 et 14 pour les signaux respectivement Y, U, V, HSYNC et VSYNC ainsi qu'un contrôleur 17. 1l se distingue cependant du circuit de la figure 1, notamment par le fait qu'il comporte deux voies séparées, l'une, 30, pour le signal de luminance Y et l'autre, 31, pour le signal de chrominance C. Chaque voie comporte un amplificateur ou atténuateur, un filtre et un dispositif de clampage. Ainsi dans la voie 30 de luminance Y l'entrée 10 est connectée à l'entrée du filtre passe-bas 33 par l'intermédiaire d'un amplificateur ou atténuateur 32 et la sortie du filtre passe-bas 33 est connectée à l'entrée du dispositif de clampage 35 par l'intermédiaire d'un organe 34 d'adaptation d'impédance. L'entrée 351 du dispositif 35 reçoit directement un signal de référence Vrefy qui représente le niveau de noir pour le signal de luminance. La voie de chrominance 31 comporte également un adaptateur ou atténuateur 42 suivi par un filtre passe-bas 43, puis par un organe 44 d'adaptation d'impédance et par un dispositif 45 de clampage dont ltentrée 451 reçoit le signal de référence Vrefc qui représente le niveau de noir pour le signal de chrominance. L'entrée de l'amplificateur ou atténuateur 42 est connectée à la sortie 463 d'un multiplexeur 46 dont la première entrée 461 est connectée à l'entrée 11 du circuit par l'intermédiaire d'un amplificateur ou atténuateur 47'. La seconde entrée 462 du multiplexeur 46 est reliée à l'entrée 12 du circuit de traitement. Le multiplexeur 46 est commandé, sur son entrée 464, par le signal 5W1 fourni par le contrôleur 17. La sortie du dispositif de clampage 35 dans la voie 30 de luminance est reliée à une première entrée 471 d'un multiplexeur 47 dont la seconde entrée 472 est reliée à la sortie du dispositif de clampage 45 dans la voie de chrominance 31. La sortie 473 du multiplexeur 47 est connectée à la première entrée 481 d'un autre multiplexeur 48 dont la sortie 483 est reliée à l'entrée 25 du convertisseur analogique/numérique 26 et dont la seconde entrée 482 reçoit un signal extérieur. L'entrée 474 de commande du multiplexeur 47 reçoit un signal SW2 fourni par le contrôleur 17. Les dispositifs de clampage 35 et 45 comportent chacun une entrée, respectivement 352' 452 recevant un signal fourni par le contrôleur 17. Dans la voie de luminance 30 l'amplificateur ou atténuateur 32 adapte l'amplitude du signal Y à la dynamique du convertisseur 26. En outre cet amplificateur ou atténuateur présente une impédance de sortie égale à l'impédance caractéristique du filtre ce qui permet l'optimisation du signal en sortie de ce filtre passe-bas 33. Le filtre 33 supprime toutes les fréquences supérieures à la demi-fréquence d'échantillonnage du convertisseur 26. L'adaptateur d'impédance 34 permet d'attaquer à basse impédance le dispositif de clampage à condensateur (non montré). Le rôle du dispositif 35 est de faire coïncider le niveau le plus bas du signal de luminance, c'est-à-dire le niveau de noir de luminance avec le niveau de référence bas du convertisseur 26. Dans la voie 31 de chrominance, l'amplificateur ou atténuateur 47' permet d'adapter l'amplitude du signal de différence de couleurs U à l'amplitude du signal de différence de couleurs V. Le multiplexeur 46 transmet de façon alternée les signaux U et V sur l'entrée de l'amplificateur ou atténuateur 42. Cet amplificateur ou atténuateur 42 permet, comme l'élément correspondant dans la voie de luminance 30, d'adapter l'amplitude des signaux de différence couleurs à la dynamique du convertisseur 26. De même l'impédance de sortie de cet amplificateur ou atténuateur 42 est égale à l'impédance caractéristique du filtre 43. Dans l'exemple les signaux Vref C et VrefY appliqués sur les entrées de référence des dispositifs de clampage 45 et 35 sont différents. On sait en effet que le niveau de noir de la luminance correspond au 16/256è de l'amplitude maximale, tandis que le niveau de noir des signaux U et V correspond à la moitié de l'amplitude maximale. Toutefois quand on part de composantes de couleurs R, V, B le niveau de noir - de chacune de ces somposantes correspond au 16/256è de l'amplitude maximale. Sur l'entrée 482 du multiplexeur 48 on peut appliquer un signal vidéo provenant d'une autre source tel qu'un autre canal de télévision pour permettre l'incrustation d'images. L'entrée 482 peut également être utilisée pour insérer des informations utiles pendant les lignes non visibles de l'image réduite. Ces informations sont par exemple des informations de noir ou le signal d'eFfacement. Il est à noter que, contrairement au circuit de la figure 1, on ne prévoit pas d'adaptateur d'impédance entre l'entrée 25 du convertisseur 26 et la sortie du multiplexeur 48 ou 47. Les signaux de commande Spi, 5W et clamp pour, SW1, 2 respectivement, les multiplexeurs 46 et 47 et les dispositifs de clampage 35 et 45, proviennent du contrôleur 17 et sont élaborés à partir des signaux de synchronisations verticale et horizontale fournis par le signal vidéo lui-même. La commande du dispositif de clampage peut être effectuée pendant les paliers de noir du signal vidéo. Grâce au signal fourni par le contrôleur 17 sur les entrées 352 et 452. Le circuit de la figure 2 présente, par rapport au circuit de la figure 1, les avantages suivants Du fait que les dispositifs de clampage 35 et 45 sont distincts pour la luminance et pour la chrominance il n'est pas nécessaire d'effectuer un multiplexage des signaux de référence, ce qui élimine les distorsions. La présence de voies distinctes avec deux amplificateurs distincts 32 et 42 permet d'utiliser des composantes Y, U et V d'amplitudes quelconques, notamment si, en plus, on prévoit l'amplificateur ou atténuateur 47'. Les filtres 33 et 43 sont attaqués dans des conditions optimales. La suppression de l'organe d'adaptation d'impédance en sortie du circuit de traitement stabilise les niveaux de noir. Enfin le multiplexeur 48 permet une fonction qui n'est pas réalisée par le circuit de la figure 1. Le circuit de traitement de la figure 2 est par exemple utilisé pour le traitement d'une image de dimensions réduites devant être incrustée dans une autre image. Dans ce cas même si le débit - imposé par le multiplexeur 47 est relativement réduit, la qualité de l'image incrustée n'en est pas affectée car on comprend aisément qu'une image de dimensions réduites nécessite moins d'informations pour être affichée avec une qualité équivalente à la qualité d'une image de dimensions complètes. REVENDICATIONS 1. Circuit de traitement de signal vidéo à plusieurs composantes (Y, U, V) destiné à transmettre ces composantes à l'entrée d'un convertisseur analogique/numérique (26) et comportant des moyens de multiplexage, et des moyens de clampage pour que le niveau bas ou haut des composantes corresponde au niveau bas ou haut du convertisseur, ces moyens de clampage comportant une entrée sur laquelle est appliqué un signal de référence, caractérisé en ce qu'il comporte deux dispositifs de clampage, l'un (35) pour le signal de luminance et l'autre (45) pour le signal de chrominance, l'entrée de référence (351' 451) de chaque dispositif de clampage recevant en permanence le signal de référence correspondant. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux de référence (VrefC et Vrefy) des dispositifs de clampage ont des valeurs différentes. 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque dispositif de clampage est du type à condensateur. 4. Circuit de traitement de signal vidéo à plusieurs composantes (Y, U, V) destiné à transmettre ces composantes à l'entrée d'un convertisseur analogique/numérique (26) et comportant des moyens de multiplexage, et des moyens d'adaptation d'amplitude des composantes à la dynamique du convertisseur, caractérisé en ce qu'il comporte deux voies, l'une (30) pour le signal de luminance, et l'autre (31) pour le signal de chrominance, chaque voie comportant des moyens d'adaptation d'amplitude, et en ce que les moyens de multiplexage (47) sont disposés entre ces deux voies (30, 31) et l'entrée (25) du convertisseur (26). 5. Circuit de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque voie comporte un filtre passe-bas (33, 43) pour couper les fréquences supérieures à la demi-fréquence d'échantillonnage du convertisseur. 6. Circuit selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la voie de chrominance (31) comporte deux entrées (11, 12) pour les deux signaux (U, V) de différences de couleurs et un dispositif (46) de multiplexage pour connecter alternativement ces deux entrées à la voie (31) de chrominance. 7. Circuit de traitement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu on prévoit au moins un amplificateur ou atténuateur (47t) pour adapter entre elles les amplitudes des signaux (U, V) de différences de couleurs. 8. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'impédance de sortie de l'amplificateur ou atténuateur (32, 42) d'adaptation d'amplitude est sensiblement égale à l'impédance caractéristique du filtre passe-bas correspondant (33, 43), la sortie de cet amplificateur ou atténuateur étant connectée à l'entrée du filtre. 9. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un multiplexeur supplémentaire (48) interposé entre le multiplexeur (47) des signaux de luminance et de chrominance et l'entrée (25) du convertisseur (26), ce multiplexeur supplémentaire (48) permettant le traitement d'un autre signal. 10. Circuit selon la revendication 9, caractérisé en ce que le multiplexeur supplémentaire (48) est commandé indépendamment du signal vidéo. 11. Circuit selon la revendication 4 ou 9, caractérisé en ce que la connexion entre la sortie du multiplexeur (47) des signaux de luminance et chrominance et l'entrée (25) du convertisseur est dépourvue d'organe d'adaptation d'impédance.