Brevet FR2711471A1 — publié le 19950428

TRAITEMENT DE SIGNAL VIDEO La présente invention se rapporte à un traitement de signal vidéo et plus particulièrement à la démodulation des signaux différence de couleur. Dans un système de télévision couleur comme le SECAM, on obtient les signaux de différence de couleur par démodulation MF. Les signaux de différence de couleur modulés sont des coordonnées cartésiennes que l'on doit transformer en coordonnées polaires pour déterminer l'angle de phase. Pour des signaux de différence de couleur U et V, l'angle de phase à calculer est: 0 = arctan (V/U) Dans un système numérique, cette fonction peut être accomplie, par exemple par une table à consulter arc tangente dont l'entrée est reliée à la sortie d'un multiplieur recevant le signal V sur une première entrée et, sur une seconde entrée, le signal de sortie d'une table à consulter effectuant l'inversion de U. Le calcul, comme pour tout système numérique, va introduire des erreurs de quantification. De manière classique, si ces erreurs ne sont pas tolérables dans une application particulière, on augmente le nombre de bits dans la partie numérique du système. Toutefois, cette solution engendre une importante augmentation de coût. C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir des moyens pour déterminer l'angle de phase lors de la démodulation de signaux de différence de couleur avec une réduction importante d'erreurs de quantification sans augmentation du nombre de bits. Selon un aspect de la présente invention, un appareil pour déterminer l'angle de phase lors de la démodulation des signaux U et V de différence de couleur comporte des moyens d'identification d'une région polaire correspondant à des erreurs de quantification minimales, des moyens de cartographie pour transformer les valeurs de U et de V dans cette région et des moyens de calcul pour calculer la vraie valeur de l'angle de phase à partir des valeurs U et V transformées. L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence aux figures sur lesquelles: - la figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de type connu; - la figure 2 est un diagramme de phase U, V dans lequel certaines régions polaires ont été identifiées; - la figure 3 est un schéma synoptique des moyens de traitement du signal vidéo selon la présente invention; - la figure 4 est un schéma synoptique d'un autre mode de réalisation de la présente invention; - la figure 5 est un schéma synoptique d'une modification du dispositif de la figure 4; - la figure 6 est un schéma synoptique d'une autre variante de la présente invention. Sur la figure 1, on peut voir une approche matérielle pour effectuer la fonction: e = arctan (V/U) Une première table à consulter 10 assure l'inversion de U. Ensuite, un multiplieur 12 forme le quotient V/U, la fonction arc tangente étant formée ensuite dans une table à consulter 14 fournissant l'angle 0. Pour certains niveaux de quantification, il est possible de modéliser la réponse de ce matériel et d'en déduire une valeur d'erreurs entre les valeurs de O "réelles" et Hcalculées". Il se trouve que l'erreur rentre dans une bande relativement étroite pour des angles de phase inférieurs à 45 . Lorsque l'on considère toute la plage des angles de phase, la plage sur laquelle l'erreur de quantification est faible, est de - 45' supérieure. Sur la figure 2, on peut voir un tracé U, V dans lequel le quadrant d'erreurs de quantification minimales porte la référence Q0O; on peut identifier trois autres quadrants ou régions polaires Q1, Q2 et Q3. Selon la présente invention, les valeurs d'entrée de U et V sont tout d'abord traitées pour déterminer dans quel quadrant se trouve le vecteur résultant. Si le vecteur se trouve dans le quadrant Q0, on effectue un calcul direct de 0 utilisant par exemple l'approche illustrée sur la figure 1. Si le vecteur se trouve dans un quelconque des autres quadrants, on effectue tout d'abord une transformation pour l'amener dans le quadrant Q0. Le calcul de e est alors effectué en utilisant principalement l'approche de la figure 1, mais en modifiant le résultat pour tenir compte de la transformation effectuée. Sur la figure 3, on peut voir que les composantes U et V sont tout d'abord amener au pavé 20 qui identifie laquelle des quatre régions polaires ou quadrants contient le vecteur résultant. Le résultat de cette évaluation ainsi que les valeurs de U et V sont amenés au pavé de transformation 22 qui fournit les valeurs U et V transformées. La nature de cette transformation est indiquée dans les tables suivantes o Ui et Vi représentent les valeurs d'entrée et U0 et V0 représentent les valeurs transformées de sortie: Région Dolaire: U0 V0 Q0 Ui V Q1 Vi -Ui Q2 Vi -Ui Q3 -Vi Ui Une table à consulter 24 effectue une inversion de U alors qu'un multiplieur 26 fournit le quotient V0/U0. Une table à consulter arc tangente 28 effectue deux fonctions séparées. Tout d'abord, un angle Ot est calculé en appliquant la fonction arc tangente directement au quotient. Ensuite, on effectue une compensation de la transformation. Pour cela, la table à consulter 28 reçoit en tant que seconde ligne d'adresse le résultat de l'évaluation effectuée dans le pavé 20. Ainsi, par exemple, si on a estimé que le vecteur se trouvait dans la région Q1, on déduit le vrai angle 0 en additionnant 90 (avec des unités appropriées) à l'angle calculé en appliquant directement la fonction arc tangente. Nous pouvons identifier un avantage supplémentaire de cette invention. Les deux étapes de détermination du quadrant dans lequel se trouve le vecteur et, respectivement, le calcul de l'angle intermédiaire dans cette région fournissent une approximation grossière et respectivement fine de la valeur correcte de 0. Dans l'approximation fine, on peut utiliser tous les bits disponibles du traitement numérique. Ainsi, on obtient un résultat qui exigerait autrement deux bits supplémentaires de traitement numérique. Un autre mode de réalisation de l'invention sera maintenant décrit en référence à la figure 4. Cet exemple de réalisation est destiné à fournir les angles entre les vecteurs U V successifs. En d'autres termes, la fonction est similaire à celle de l'exemple de réalisation illustré sur la figure 3, bien que l'on puisse voir des modifications mineures. Les valeurs U et V sont amenées à l'unité de quadrants 40 qui sert à identifier le quadrant dans lequel se trouve le vecteur. Comme précédemment, le quadrant Q0 est défini comme s'étendant de + 45 à - 45o. L'identification de quadrants ainsi que les valeurs de U et de V retardées d'un retard approprié dans les unités 42 et 44 d'adaptation de retard sont amenées à un pavé 46 de cartographie. Cela effectue la même fonction que le pavé 20 de la figure 3 et n'a pas besoin d'être décrit plus en détail. La sortie U du pavé de cartographie est amenée à travers une table à consulter 1/U 48 à un multiplieur 50 qui reçoit en outre la sortie V du pavé de cartographie 46, amenée à travers l'unité d'adaptation de retard 52. La sortie du multiplieur 50 sert d'entrée à une table à consulter arc tangente 54. La sortie de cette table à consulter est additionnée dans un additionneur 56 avec un angle de décalage généré dans un générateur de décalage 58 à partir d'informations fournies par le pavé de quadrant 40. Comme décrit, ce montage diffère de celui de la figure 3 en ce que l'angle de décalage est additionné avec le résultat de la table à consulter arc tangente, évitant ainsi la mise en oeuvre de tables à consulter à deux entrées et en ce que les retards d'adaptation sont illustrés explicitement. Pour calculer l'angle entre vecteurs successifs, une unité de soustraction 60 reçoit l'angle courant de l'additionneur 56 et l'angle précédent à travers un retard 62. On fournit ainsi à la sortie un angle entre deux vecteurs. Les Inventeurs de la présente Demande ont reconnu que le montage de la figure 4 peut être simplifié dans les circonstances o il existe une corrélation entre vecteurs successifs, ce qui conduit à une réduction du coût du matériel. Ainsi, si on peut supposer que l'angle séparant toute paire de deux vecteurs successifs sera inférieur ou égal à 45 , la même précision peut être obtenue avec moins de bits de données. Pour illustrer ce point, on prend l'exemple suivant: Vecteur Angle Quadrant Décalage Angle cartographié 1 133 Q1 90' + 43 2 148 Q2 180' -32 On peut voir que dans l'opération de cartographie 1, un décalage de 90 est nécessaire pour cartographier le vecteur 1 dans le quadrant Q0; le décalage du vecteur 2 est de 180 . En suivant l'approche de la figure 4, les angles entre vecteurs seront déduits comme suit: (angle cartographié 2 + décalage 2) - (angle cartographié 1 + décalage 1) ou: (-32' + 180 ) - (+43' + 90 ) = 15 Les valeurs d'angle cartographié se trouvant entre + 45 et - 45 peuvent être codées sur 10 bits; toutefois, les valeurs de décalage de 90 , 180' ou 270' nécessitent 13 bits. Un traitement supplémentaire est ainsi nécessaire pour être à une résolution de 13 bits avec des exigences plus lourdes pour le matériel. Selon la caractéristique préférée de la présente invention, lorsqu'on peut faire des considérations sur l'amplitude maximale de l'angle entre vecteurs successifs, I'information sur l'angle de décalage est abandonnée. Ainsi, dans l'exemple précédent, un angle est déterminé: (angle cartographié 2) - (angle cartographié 1) ou (-32 ) - (+ 43 ) =- 75 Cela est un résultat inapproprié par rapport aux hypothèses retenues, et une correction de 90' est appliquée. Si on est sûre que la sortie de la table à consulter arc tangente utilise pleinement l'intervalle de 10 bits (- 45 étant représenté par - 512 et + 45 étant représenté par + 511), on peut obtenir ce résultat en tronquant les signaux de sortie. Ainsi, en continuant avec le même exemple: -75 représenté par 512* - 75/45 = -853 ou 0xFCAB en hexadécimal La troncature à 10 bits produit 0xAB = 171 ou 45 * 171/512 = 15 . Ainsi, une structure matérielle simplifiée, telle qu'illustrée sur la figure 5, peut être mise en oeuvre n'exigeant pas une résolution supérieure à 10 bits. La sortie de la table à consulter arc tangente 56 passe directement et à travers l'unité de retard 62 au soustracteur 60. L'unité de décalage 58 et l'additionneur 56 sont éliminés. Dans un autre exemple de réalisation, les vecteurs ne sont pas cartographiés selon quatre quadrants mais selon huit secteurs. Les avantages de ce montage apparaissent clairement lorsque le traitement est limité aux valeurs positives de U et V. Lorsqu'on n'a pas besoin de traiter les compléments de nombres, on gagne un bit supplémentaire de résolution. En nous référant maintenant à la figure 6, les valeurs U et V sont amenées à l'unité de secteur 70 qui sert à identifier le secteur dans lequel se trouve le vecteur. Le secteur S1 est défini entre 0 et 45 ; le secteur S2 entre 45 et 90 , et ainsi de suite. L'identification du secteur et les valeurs de U et V retardées, d'une valeur appropriée par les unités d'adaptation de retard 72 et respectivement 74, sont amenées au pavé de cartographie 76. Celui-ci accomplit les fonctions suivantes (o l'expression "mag. U' se réfère à la magnitude de U et "mag. V" se réfère à la magnitude de V): SECTEUR CARTOGRAPHIE CARTOGRAPHIE SELON L'AXE U SELON L'AXE V S0 mag. U mag.V S1 mag. U mag. V S2 mag.V mag. U S3 mag.V mag. U S4 mag. U mag. V S5 mag. U mag. V S6 mag. V mag. U S7 mag. V mag. U La cartographie vers le quadrant Q0 fournissait des valeurs positives ou négatives de V et des valeurs toujours positives de U. La cartographie vers les huit secteurs S fournit uniquement des valeurs positives de U et de V. Ainsi, on peut les traiter avec une résolution supérieure que dans le cas o les nombres négatifs doivent également pouvoir être traités. La sortie U du pavé de cartographie 76 est amenée à travers une table à consulter 1/U 78 à un multiplieur 80 qui reçoit, en outre, la sortie V du pavé de cartographie 76 passant par une unité 82 d'adaptation de retard. La sortie du multiplieur 80 forme l'entrée d'une table à consulter arc tangente 84. Cette table à consulter reçoit, en outre, sur un bit, du pavé de secteur 70, le signe de la valeur de V. Pour calculer l'angle entre deux vecteurs successifs, une unité de soustraction 88 reçoit l'angle actuel de la table à consulter 84 et l'angle précédent à travers le retard 86. De cette manière, l'angle entre vecteurs est disponible en sortie. Il est bien entendu que lI'invention a été décrite en tant qu'exemple et que de nombreuses modifications sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention. Dans la mesure o les exemples de réalisations décrits comportent différentes caractéristiques avantageuses, d'autres applications peuvent mettre en oeuvre d'autres combinaisons de ces caractéristiques. REVENDICATIONS 1. Appareil pour déterminer l'angle de phase lors de la démodulation des signaux de différence de couleur U et V comprenant des moyens (20, 40, 70) d'identification pour identifier la région polaire à laquelle appartient le signal, des moyens (22, 46, 76) cartographiques pour transformer les valeurs U et V dans la région polaire présentant les erreurs de quantification minimales et des moyens (24, 26, 28; 48, 50, 54; 78, 80, 84) de calcul pour calculer le vrai angle de phase à partir des valeurs de U et de V transformées. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite région polaire pour laquelle les erreurs de quantification sont minimales est un quadrant s'étendant entre - 45 et + 45 . 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite région polaire dans laquelle l'erreur de quantification est minimale est un secteur s'étendant entre 0 et 45 . 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de calcul effectuent le calcul de la fonction O = arctan (V/U). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de calculs comportent une table à consulter arc tangente (28, 54, 84). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (20, 70) d'identification fournissent une valeur de décalage à ladite table à consulter (28, 84). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (40) d'identification fournissent un angle de décalage (58) auxdits moyens de calcul, à additionner à l'angle de phase calculé à partir des valeurs transformées de U et V. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes pour déterminer l'angle de phase d'un vecteur U V par rapport à un vecteur précédent, caractérisé en ce que l'angle de phase calculé est un nombre tronqué en référence à une valeur prédéterminée de l'angle maximal entre deux vecteurs successifs. 9. Procédé de détermination d'un angle de phase lors de la démodulation de signaux U et V de différence de couleur comportant les étapes consistant à: - identifier la région polaire à laquelle appartient le signal; transformer les valeurs U et V vers la région polaire correspondant à une erreur minimale de quantification; - calculer l'angle de phase à partir des valeurs transformées de U et V. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'à l'étape de calcul on calcule la fonction: e = arctan (V/U).