Brevet FR2701623A1 — publié le 19940819

Procédé d'enregistrement d'images à débit réduit et dispositif pour sa mise en oeuvre La présente invention concerne un procédé d'enregistrement d'images à débit réduit et un dispositif pour sa mise en oeuvre. Les applications vont notamment aux enregistreurs numériques pour télévision haute définition. Des procédés connus pour la transmission et l'enregistrement de signaux vidéo et notamment d'images de télévision utilisent des dispositifs de codage et décodage d'images appelés CODEC, abréviation pour codeurdécodeur. Ces dispositifs utilisent des techniques connues de codage d'images exploitant le principe de la compression de débit. Une grande partie de l'information contenue dans une image est redondante. La redondance peut être définie comme la partie d'un message non nécessaire au sens où si elle manquait, le message ne pourrait pas être reconstruit. La plupart des systèmes de numérisation par exemple de type MIC abréviation pour Modulation par Impulsions Codées, ne prennent pas en compte les propriétés intrinsèques de l'émetteur d'images, ou source, ni celles du récepteur visuel, par exemple l'oeil. Hors, le signal émis n'est pas aléatoire. Il existe entre chaque échantillon d'image, représentant un ou plusieurs pixels, des propriétés de corrélations. Par ailleurs, l'oeil ne perçoit pas toutes les informations de la même façon. Parmi les techniques de codage utilisant la compression de débit, les codages psychovisuels tiennent compte des propriétés liées au récepteur visuel, c'est-à-dire l'oeil de l'observateur. Ils consistent à tromper l'oeil au mieux, en restituant un signal différent du signal original, mais contenant l'information pertinente pour l'observateur. Ce type de codage est irréversible. Les résultats obtenus correspondent à des images reconstituées de bonne qualité exploitables par exemple par des studios de télévision pour du traitement d'images. Dans les techniques de codages psychovisuels, le codage différentiel adaptatif consiste non pas à coder le signal vidéo lui-même, mais la différence entre ce signal et un signal de prédiction qui est connu du récepteur. Un type connu d'architecture d'un dispositif de codage différentiel adaptatif pour la transmission d'images, utilise deux boucles de prédiction inter-image, appelées également boucles inter, en entrée et en sortie du circuit principal de codage et de décodage. Le but de chaque boucle est de reconstituer une image estimée à partir de l'image courante prélevée par chaque boucle. L'image reconstituée est ensuite comparée à l'image suivante au moment où celleci est émise à l'entrée et à la sortie du dispositif de transmission. La boucle inter d'entrée comporte généralement de l'entrée vers la sortie, un décodeur, appelé décodeur local, un opérateur d'addition et un dispositif de prédiction d'image. L'image prélevée par la boucle d'entrée est décodée par le décodeur local puis additionnée au signal de prédiction estimé à partir d'une image précédente pour reconstituer une image qui est comparée à l'image courante présente à l'entrée du dispositif de transmission. Le dispositif de prédiction d'image comporte une mémoire d'image et éventuellement un estimateur d'images avec compensation de mouvement. Le signal transmis à l'entrée du canal de transmission correspond donc à un signal d'erreur codé résultant de la différence entre l'image courante présente à l'entrée du dispositif et le signal de prédiction. A la sortie du canal de transmission, le signal d'erreur est décodé par un deuxième décodeur, appelé décodeur déporté, puis injecté sur la deuxième boucle qui rajoute au signal d'erreur décodé un signal de prédiction identique à celui délivré par la première boucle. Le signal de prédiction de la deuxième boucle est estimé à partir de l'image transmise précédente, reconstituée en sortie du dispositif, prélevée par la deuxième boucle. Pour enregistrer ou stocker une ou plusieurs images, il est connu d'insérer dans le canal de transmission, un enregistreur numérique d'images par exemple un magnétoscope numérique ou une mémoire d'image pour le stockage d'images dans le domaine médical, etc... Les dispositifs de transmissions d'images comportent généralement à l'entrée et à la sortie du canal de transmission un dispositif d'adaptation de débit entre le circuit principal de codageldécodage et le canal de transmission qui intègre également une fonction de correction des erreurs dues à la transmission au travers du canal de transmission. De même, les enregistreurs numériques sont dotés généralement en entrée et en sortie de dispositifs de correction d'erreurs. Toutefois les erreurs dues à la technologie d'enregistrement utilisée par l'enregistreur, se traduisant par exemple par une perte d'informations numériques, ou octets, ne sont pas pris en compte par le type de dispositifs de correction d'erreurs cités précédemment. Ce type d'architecture pour l'enregistrement d'images est donc peu robuste vis-à-vis des erreurs dues à l'enregistrement. D'autre part le matériel utilisé pour l'enregistrement devient vite très volumineux et les dispositifs de correction d'erreurs, principalement basés sur l'introduction d'une redondance d'informations numériques sont très consommateurs de débit. L'invention a pour but de pallier les inconvénients précités. A cet effet l'invention a pour objet un procédé d'enregistrement d'images à débit réduit, utilisant un codage et un décodage différentiel à prédiction adaptative inter-image, caractérisé en ce qu'il consiste, après avoir introduit des moyens d'enregistrement et de lecture d'informations numériques dans un circuit principal de codage et de décodage d'images, à enregistrer un signal d'erreur de prédiction issu de la comparaison entre une image à enregistrer et une image prédite à partir de l'image lue précédente sur au moins un support d'enregistrement, et à lire après l'enregistrement, l'erreur de prédiction enregistrée sur le support d'enregistrement, et en ce qu'il consiste à reconstituer une image à partir du signal d'erreur de prédiction, lu et décodé en sortie du circuit principal et d'une image issue d'une prédiction unique délivrée par une boucle unique de prédiction prélevant l'image précédente reconstituée, et à comparer l'image issue de la même prédiction avec l'image suivante à enregistrer à l'entrée du circuit principal en tenant compte des erreurs d'enregistrement pour éviter leurs propagations d'une image à l'autre. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent: - la figure 1, un schéma de principe d'un mode de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et - la figure 2, un exemple de moyen de transmission dans un mode de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif selon l'invention a pour avantages qu'il permet d'une part de réduire l'encombrement global du dispositif d'enregistrement d'images en utilisant un seul décodeur, une boucle unique de prédiction et, en incluant le canal d'enregistrementllecture d'un enregistreur numérique dans le circuit principal de codage et de décodage. Il permet d'autre part de corriger les erreurs d'enregistrement pour éviter qu'elles ne se propagent d'une image à l'autre. Un mode de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est illustré par la figure 1. Il utilise les techniques de codages psychovisuels et notamment un codage différentiel à prédiction inter-image. Ce mode de réalisation comporte un circuit principal 1 de codage et de décodage délimité par une ligne fermée discontinue et une boucle unique 2 délimitée également par une ligne fermée discontinue qui réinjecte sur l'entrée et la sortie du circuit principal 1 une partie du signal de sortie du dispositif selon l'invention. Un signal vidéo X est injecté à l'entrée du circuit principal 1 sur une première entrée d'opérande d'un opérateur de soustraction 3. Le signal vidéo X est par exemple une séquence d'images de télévision. Le signal de sortie e de l'opérateur de soustraction 3, est le résultat de la soustraction d'une image courante X injectée à l'entrée du circuit principal 1 avec une prédiction P issue de la boucle de prédiction 2. Le signal e correspondant à un signal d'erreur de prédiction est injecté à l'entrée d'un moyen de codage 4, ou codeur, codant numériquement le signal e reçu à l'entrée du codeur 4. La sortie du codeur 4 est couplée à des premiers moyens 5 de codage à longueur variable et de correction d'erreurs, dénommé ci-après VLC abréviation anglo-saxonne pour Variable Length Coding, permettant d'adapter le débit d'informations numériques issu du codeur 4 à celui de moyens d'enregistrement et de lecture 6 à l'entrée desquels la sortie du codeur 4 est couplée. La sortie des moyens d'enregistrement et de lecture 6 est couplée à l'entrée d'un deuxième VLC 7, réalisant la fonction inverse du premier VLC 5, auquel est également associé une fonction de correction d'erreurs. La sortie du deuxième VLC 7 est couplée à l'entrée d'un moyen de décodage, ou décodeur 8, à la sortie duquel est restitué le signal d'erreur ed. La sortie du décodeur 8 est couplée à une première entrée d'opérande d'un opérateur d'addition 9. L'image X reconstituée en sortie de l'opérateur d'addition 9 est prélevée par la boucle 2 et injectée à l'entrée de moyens de prédiction 10 comportant un dispositif de mémorisation d'image, non représenté, associé éventuellement à un dispositif d'estimation, également non représenté, effectuant une compensation de mouvement entre deux images consécutives. La sortie des moyens de prédiction 10 est couplée à la fois à l'entrée et à la sortie du circuit principal 1 respectivement par une deuxième entrée d'opérande de l'opérateur de soustraction 3 et par une deuxième entrée d'opérande de l'opérateur d'addition 9. L'image k ainsi reconstituée tient compte des erreurs d'enregistrement entre deux images consécutives. Un mode de réalisation des moyens d'enregistrement et de lecture 6 d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est illustré par la figure 2. Ce mode de réalisation comporte une entrée E commune à un premier canal 11, appelé canal direct, et à un deuxième canal 12, appelé canal d'enregistrementllecture. La sortie du canal d'enregistrementllecture 12 et la sortie du canal direct 11 sont couplées respectivement à une première entrée RAN et à une deuxième entrée M d'un moyen de commutation 13 permettant de sélectionner l'un des deux canaux 11 et 12 pour l'enregistrement suivi de la lecture ou pour la lecture directe d'un signal entre l'entrée E et la sortie S des moyens d'enregistrement et de lecture 6. Les deux canaux 11 et 12 peuvent être assimilés chacun à un petit canal de transmission appartenant à un dispositif d'enregistrement n'utilisant qu'un seul décodeur, à la fois local et déporté. D'autre part, le dispositif d'enregistrement selon l'invention comportant ce mode de réalisation permet d'intégrer les fonctions de codage et de décodage dans un même boîtier. Ainsi les notions de décodeurs "local" et "déportés" connus dans les dispositifs de transmission perdent leur sens. Dans un enregistreur de type magnétoscope, un dispositif appelé couramment en langue anglo-saxonne "scanner" comporte en général des têtes d'écriture et de lecture séparées. Ceci permet de vérifier, en mode de fonctionnement " Read after Write" dénomination anglo-saxonne pour lecture après écriture, la validité de l'enregistrement en cours à tout moment. Dans ce mode de fonctionnement les têtes de lecture et d'écriture scrutent en permanence le support d'enregistrement, par exemple une bande magnétique, permettant ainsi la lecture quasi-instantanée de ce qui vient d'être enregistré sur le support d'enregistrement. En mode de fonctionnement "monitoring" dénomination anglo-saxonne signifiant "contrôle", la fonction d'enregistrement du magnétoscope est déconnectée. Dans ce mode de fonctionnement seule la fonction de lecture directe via le canal direct de lecture du magnétoscope est opérationnel pour le contrôle des informations à enregistrer. Les modes "Read after Write" RNV et "monitoring" M sont sélectionnés par le dispositif de commutation 13. Dans le mode de fonctionnement "Read after Write" R!VV de l'enregistreur, le canal d'enregistrementllecture 12 permet d'écrire les informations numériques sur le support d'enregistrement, une bande magnétique par exemple, puis de lire ces informations presque instantanément après l'enregistrement sur la bande. Les informations lues sur la bande magnétique sont ensuite transmises à travers le canal magnétique d'enregistrementllecture 12 du magnétoscope, utilisé comme un canal de transmission, en sortie S des moyens d'enregistrement et de lecture 6. Les informations transmises subissent un simple retard dû au traitement qui dans la plupart des cas, pour des images de télévision par exemple, est de l'ordre de la durée d'une trame vidéo soit environ 20 ms. Ce retard est compensé dans la boucle 2. Le canal d'enregistrementllecture 12 faisant partie du circuit principal 1 de codage/décodage, les erreurs liées à l'enregistrement sont prises en compte par le dispositif au moment de la lecture, soit à la transmission des informations vers la sortie S des moyens d'enregistrement et de lecture 6. Dans le mode de fonctionnement "monitoring" M, le canal d'enregistrementllecture 12 est déconnecté. Le canal direct de lecture 11 de l'enregistreur sélectionné par le dispositif de commutation 13 est utilisé alors comme un canal de transmission pour permettre au dispositif selon l'invention de continuer à fonctionner en boucle fermée. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enregistrement d'images à débit réduit, utilisant un codage et un décodage différentiel à prédiction adaptative inter-image, caractérisé en ce qu'il consiste, après avoir introduit des moyens d'enregistrement et de lecture d'informations numériques dans un circuit principal (1) de codage et de décodage d'images, à enregistrer un signal d'erreur de prédiction (e) issu de la comparaison entre une image (X) à enregistrer et une image prédite à partir de l'image lue précédente sur au moins un support d'enregistrement, et à lire après l'enregistrement, l'erreur de prédiction (ed) enregistrée sur le support d'enregistrement, et en ce qu'il consiste à reconstituer une image à partir du signal d'erreur de prédiction (ed), lu et décodé en sortie du circuit principal (1) et d'une image issue d'une prédiction unique (P) délivrée par une boucle unique de prédiction (2) prélevant l'image précédente reconstituée, et à comparer l'image issue de la même prédiction (P) avec l'image suivante à enregistrer à l'entrée du circuit principal (1) en tenant compte des erreurs d'enregistrement pour éviter leurs propagations d'une image à l'autre. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit principal (1) comportant dans l'ordre, un moyen (4) de codage d'images couplé à des premiers moyens (5) d'adaptation de débit et de correction d'erreurs couplés à l'entrée des moyens (6) d'enregistrement et de lecture d'informations numériques, couplés en sortie à des deuxièmes moyens (7) d'adaptation de débit et de correction d'erreur et un moyen de décodage (8), et en ce qu'il comporte une boucle unique (2) de prédiction inter-image prélevant une image reconstituée (X) en sortie du dispositif et comportant des moyens de prédiction (10) pour prédire l'image suivante à partir de l'image reconstituée (X) prélevée par la boucle (2), des moyens (3) pour soustraire l'image issue de la prédiction (P) à l'image réelle à enregistrer, et des moyens (9) pour rajouter à l'erreur de prédiction (ed), après décodage, l'image issue de la même prédiction (P). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de prédiction (10) comportent un dispositif de mémorisation d'images. 4. Enregistreur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de prédiction (10) comportent en outre un dispositif d'estimation de mouvement pour compenser les mouvements entre deux images consécutives à enregistrer. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'enregistrement et de lecture (6) comporte une entrée commune à au moins un premier canal (11), appelé canal direct de lecture d'un enregistreur numérique, et à au moins un deuxième canal (12), appelé canal d'enregistrementllecture d'un enregistreur numérique, la sortie de chaque canal (11 et 12) est couplée respectivement à une première entrée et à une deuxième entrée d'un moyen de commutation (13) permettant de sélectionner l'un des deux canaux (11 et 12). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier canal (11) est un canal de lecture directe d'un magnétoscope numérique, en ce que le deuxième canal (12) est un canal magnétique d'enregistrementllecture du magnétoscope numérique utilisant une bande magnétique comme support d'enregistrement, et en ce que le moyen de commutation (13) est un interrupteur permettant de sélectionner un premier mode de fonctionnement du magnétoscope numérique, appelé mode "monitoring" (M) utilisant le canal direct (11), ou un deuxième mode de fonctionnement du magnétoscope numérique, appelé mode "Read after Write" (RNV) utilisant le canal magnétique d'enregistrementllecture (12).