Brevet FR2770072A1 — publié le 19990423

Description La présente invention concerne un ensemble de dispositifs permettant d'obtenir des images de télévision de manière totalement différente de la méthode classique. Ce dispositif permet à un cadreur, un réalisateur ou à un téléspectateur de disposer d'images "champ large" dans lesquelles celui-ci peut choisir un "point de vue", ce point de vue correspondant à l'image finale. Deux domaines d'emploi sont proposés par l'inventeur: D'abord le monde de la télévision professionnelle afin de proposer une nouvelle approche de la prise de vue aux techniciens chargés de produire les images (les cameramen et les réalisateurs). Puis le monde des téléspectateurs (domaine dit "grand public") afin de leur permettre un choix interactif et personnalisé des images qu'ils reçoivent. Aujourd'hui, lorsque l'on filme en vidéo (c'est à dire pour la télévision), les images délivrées par les caméras sont au même format que les images finales destinées à la diffusion. Ainsi en Europe, pour le ratio d'image le plus répandu, dit "4/3", les images, tel qu'elles sont produites et diffusées, sont au format 720 pixels de large par 576 pixels de haut (partie "active" ou visible de l'image), c'est le format dit "Pal" ou "Secam", ou bien encore "625 lignes". (rappel: un pixel est un point élémentaire constitutif d' une image vidéo). En Amérique, la taille d'image est 720*485 pixels, c'est le format "NTSC" ou "525 lignes". Derrière chaque caméra, il y a un cadreur (un "cameraman") qui est chargé de: faire la mise au point, faire mouvoir la caméra et faire varier la focale de l'objectif (zoom) afin de suivre une action. Il existe aussi, il est vrai, des caméras télécommandées à distance grâce à des têtes robotisées, mais c'est uniquement pour pouvoir "déporter" le pilotage (mise au point, déplacements et changements de focale) de la caméra. n existe également des dispositifs qui permettent de passer du format d'image "large", dit "16/9e", au format "4/3", mais ceci consiste uniquement en une rognure des bords d'images afin de rendre compatible à la diffusion les deux formats. Il existe aussi, depuis peu, des dispositifs qui permettent de "zoomer" une zone d'image pour illustrer le détail d'une action, mais ces "zooms" sont de qualité grossière, car on grossit très au-delà de la qualité maximale, c'est à dire de la "définition", de l'image: on voit apparaître une "pixellisation" très marquée de l'image. C'est, par analogie, le même phénomène que lorsque l'on regarde les photographies d'un journal à la loupe : on voit une succession de points grossiers (ou "trame"). De plus, ces dispositifs ne sont utilisés que de manière anecdotique et marginale afin d'illustrer le détails d'une action. L'image définitive telle qu'elle diffusée et reçue par le téléspectateur est donc, dans la majorité des cas, au plus celle qui a transité par la caméra via les interventions du cadreur. Et ceci même si les images transitent par un "mélangeur" qui permet de mélanger et d"'habiller" les images issues de différentes caméras et d'appliquer un certain nombre d'effets à ces images (volets, fondus, incrustations, etc ...). Ce que propose l'inventeur est une approche très différente de ce qui existe actuellement, tant au niveau des dispositifs de production et de diffusion des images, que des modes opératoires. Pour le domaine d'application concernant la partie télévision professionnelle l'inventeur propose les points innovants suivants: Nota: les différents éléments selon l'invention cités pourront bien entendu être dupliqués et utilisés plusieurs fois dans une production télévisée, ils ne sont cependant cités qu'une fois dans les descriptions suivantes afin de ne pas alourdir le texte et l'explication. Le sigle RAID" signifie "llaute Définition". Le terme anglais "warping", traduisible par "formage" ou "rééchantillonage" de l'image, est connu et admis dans le monde audiovisuel professionnel, et plus utilisé dans saxonne anglo-saxonne. - La mise en oeuvre d'une caméra de plus grande définition que la définition finale de l'image. C'est à dire que la caméra installée sur le site de l'événement à filmer délivre une image de taille supérieure (voire très supérieure) à la taille de l'image finale. Comme exemple "type", on pourra utiliser une caméra dite TVHD 16/9 (c'est à dire Télévision Haute Définition de ratio d'image 16/9), de "taille d'image" 1920*1152 pixels, pour une production en 4/3 classique (taille d'image 720*576). (L'avantage quant à l'utilisation de ce type de caméra est qu'il-existe un parc important de ce type de caméra dans le monde, et que celles-ci sont actuellement sous utilisées). On peut cependant utiliser des caméras de bien plus grande définition, mais l'effort technique à fournir est plus grand pour mettre en oeuvre l'invention, car plus de développements de matériels sont nécessaires. Cette caméra de haute définition est le plus souvent utilisée en fixe avec une mise au point pré-reglée. Elle est disposée de telle sorte qu'elle embrasse l'ensemble du champ dans lequel on souhaite travailler les images, par exemple, l'ensemble du terrain s'il s'agit d'un match de football. H est cependant possible de lui adjoindre un cadreur , notamment au moment des réglages et pour corriger le cadrage si besoin. - Le couplage de cette caméra de "haute définition" à un dispositif de "fenêtrage". Ce dispositif permet: - à un opérateur / cadreur de visualiser l'image de haute définition et de "cadrer" à la taille d'image souhaitée, grâce à une interface homme-machine, par exemple une "fenêtre" (un cadre) à la taille souhaitée qui apparaît en surimpression sur l'image haute définition ("preview") et que l'opérateur déplace grâce à une souris ou un joystick. Cette interface comporte un dispositif de déplacement (et de rotation) dans le plan de l'image (en XY) ainsi qu'en profondeur (en Z, changement de focale ou "zoom"). - Cette interface pilote un module permettant de "rééchantilloner", c'est à dire de ramener à la taille et au ratio ad hoc, la portion image définie par la "fenêtre" de l'interface. (dispositif de "warping"). Ce module fonctionne en temps réel (à la cadence vidéo, 25 ou 30 images par seconde). - Couplé à un module de conversion haute définition vers basse définition (appelé "downconverter"), ce dispositif permet d'obtenir l'image à la taille "basse définition" (= taille standard 4/3) telle que la souhaitait l'opérateur : celui-ci ne cadre plus derrière le viseur d'une caméra mais "cadre" dans une image qui est plus grande que l'image finale. - Idéalement, l'image haute définition est représentative de toute la scène : par exemple, pour un match de football, l'image HD englobe tout le terrain ; ainsi l'opérateur peut "cadrer" virtuellement une partie du terrain ou de l'action, tout en voyant l'ensemble de la scène en permanence sur le moniteur de "preview" HD. Ceci permet une plus grande appréciation des images à proposer au téléspectateur et une plus grande rapidité de réaction qu'avec une caméra standard. Une bonne analogie avec le système proposé par l'inventeur est le lecteur qui utilise une loupe pour examiner des détails d'un document: il déplace sa loupe sur le document comme l'opérateur décrit ci-dessus "déplacera" une "loupe" (= "caméra virtuelle") sur une image globale, ce qui sera vu à travers cette "loupe" sera l'image finale 4/3 proposée au téléspectateur. - Un dispositif de "pré-déformation" de l'image haute définition. Ce dispositif permet une ou des déformation(s) préalable(s) de l'image haute définition dans le cas où le rendu dans l'image basse définition ne serait pas considéré comme assez réaliste par l'utilisateur. Ces déformations sont par exemple une projection sphérique ou des flous optiques simulés qui permettent de restituer un effet de "déformations optiques" telles que celles qui sont induites par les objectifs. Ce dispositif reprend le principe appelé dans la profession "warping" ou "rééchantilionage de l'image". (Ce dispositif est, par exemple, adapté d'un "DVE", ou "Digital Video Effect", haute définition). - L'utilisation d'un incrustateur de type HD (c'est à dire prévu pour fonctionner sur des images Haute Définition) et d'un mélangeur vidéo HD. Ainsi, une incrustation, fixe dans l'image HD si la caméra HD est fixe, bougera, comme toute l'image, en 4/3 selon les manipulations de l'opérateur. Ainsi, un logo ou tout autre type d'ajout mélangé à l'image HD fixe sera visuellement en déplacement dans l'image finale 4/3. Il sera donc très simple grâce à ce procédé d'insérer des images synthétiques dans l'image finale 4/ 3. - Bien entendu, l'image 4/3 fournie par le dispositif selon l'invention peut-être mélangée à des images 4/3 provenant de caméras classiques grâce un mélangeur traditionnel : on peut ainsi envisager une production hybride comprenant un ou plusieurs dispositif(s) selon l'invention et des équipements classiques. Pour le domaine d'application concernant la partie télévision "grand public" l'inventeur propose les points innovants suivants: - Les images hautes définition sont diffusées tel quel sur un canal spécifique, avec, éventuellement, grâce au procédé décrit ci-dessus un logo ou des incrustations synthétiques insérées . Ces images, dans le cas où la caméra haute définition est fixe, et grâce à la compression numérique, occupent une bande passante très réduite. En effet, celles-ci sont fortement redondantes, seuls les éléments actifs de la scène se déplacent (les joueurs dans le cas d'un match de football, par exemple), il y a donc peu d'informations différentes d'une image à l'autre. (rappel : la fréquence des images TV est de 50 hertz, ou 25 images/ seconde, en Europe et 60 hertz, ou 30 images/seconde, en Amérique). On peut donc espérer, grâce aux algorithmes de compression standard dPEG, MJPEG, MPEG, ETSI etc. ...) adaptés à la haute définition, très peu de perte sur les images transmises, y compris avec des taux de compression importants. - Un système de réception particulier, permettant la décompression des images HD, est installé chez le téléspectateur souhaitant disposer du dispositif selon l'invention. Ce système "décode" l'image reçue et la stocke de manière volatile dans une mémoire d'images HD prévue à cet effet. Un cryptage/ décryptage peut être envisagé afin de protéger la commercialisation du procédé selon l'invention. - Ce système comprend également un dispositif de fenêtrage du même type que celui destiné au domaine "télévision professionnelle", mais celui-ci est simplifié. C'est à dire qu'il ne nécessite pas un moniteur HD (coûteux et donc peu accessible à un particulier). Le téléspectateur peut, grâce au même principe que celui utilisé dans la TV professionnelle, déplacer une fenêtre 4/3 dans la mémoire d'image. Au lieu de disposer d'un "preview" (pré-visualisation), il voit directement le résultat sur son téléviseur 4/3. La télécommande du téléviseur peut comporter le dispositif de déplacement de la fenêtre. Si le téléspectateur ne souhaite pas utiliser son dispositif personnel de fenêtrage, il peut le désactiver et utiliser un mode "par défaut" : ce mode correspond à l'émission de l'image HD et de coordonnées de fenêtrage choisi par un opérateur professionnel à la source. Grâce à ce nouveau procédé, le téléspectateur aura la liberté de choisir un point de vue particulier à tout moment d'une retransmission. n existe un autre domaine d'application du procédé selon l'invention, hybride des deux précédents: - Les images issues de caméras haute définition sont transmises, grâce au procédé décrit ci-dessus, jusqu'à une chaîne de télévision. Là, un réalisateur, grâce au procédé selon l'invention, réalise à son goût un programme 4/3 original qui sera retransmis dans le pays choisi. Ainsi, chaque chaîne de télévision peut proposer une réalisation personnalisée. Cependant, une réalisation "par défaut" sera proposée à la source des images, si les chaînes ne possèdent pas, ou ne veulent pas utiliser, le procédé selon l'invention. Cette invention, qui, selon l'inventeur tend à la fabrication et la mise en oeuvre de dispositifs permettant une nouvelle approche de la production et de la réception d'images de télévision se présente donc comme suit: NB: Pour chaque illustration, une seule caméra ou un seul dispositif sont représentés pour ne pas alourdir le propos, bien entendu, dans une production télévisuelle, il y a redondance d'équipements. De même, tous les éléments habituels de la channe de l'image, tels que les mélangeurs vidéo et tous les équipeinents de contrôle, ne sont pas représentés car non indispensables à la conipréhension : les figures suivantes sont des synoptiques très simplifiés permettant de comprendre le principe de l'invention. Nous avons choisi, à titre d'exemple, d'illustrer l'invention au cours de la télédiffusion d'un match de football. - La figure 1/6 représente l'image au ratio 4/3, à titre de rappel. Celle-ci fait (partie visible ou "active") 720 pixels de largeur (L) par 576 pixels de hauteur (H) dans les systèmes dit "Pal", "Secam" ou "625 lignes". Elle fait 720*485 pixels dans le système "NTSC" ou 525 lignes. - La figure 2/6 représente, à titre d'exemple, l'image dite "TVHD 16/9" qui sera susceptible d'être très utilisée dans le cadre de l'invention. Cette image, au ratio 16/9, fait 1920 pixels de largeur (L') par 1152 pixels de hauteur (H') (partie "active"). - La figure 3/6 représente une illustration de l'aspect du moniteur de contrôle de l'interface du dispositif selon l'invention, avec ici une image "TVHD 16/9" de largeur (L') et de hauteur (H'). La partie (A) grisée représente l'image HD qui n'apparaît pas au final, mais que voit continûment l'opérateur. La partie (B) en blanc correspond à la fenêtre 4/3 que l'opérateur déplace sur l'image HD, cette fenêtre correspond à l'image finale 4/3, de largeur (L) et de hauteur (H) obtenue en sortie. - La figure 4/6 représente, à titre de rappel, un synoptique de la chaîne de production classique des images. Une caméra classique 4/3 (B) filme le stade (A) . Celle-ci est manipulée par un cadreur (C). L'image finale (D) au ratio 4/3 correspond à celle qui est fournie par la caméra. Les déplacements (d) de l'image finale (D) correspondent exactement aux déplacements (d) de caméra induits par le cameraman. - La figure 5/6 représente la partie de l'invention concernant le domaine professionnel de prise de vue. Le stade (A) est filmé par une caméra haute définition (B'), fixe, bien que facultativement il soit possible de lui adjoindre un cadreur (C). Une image KD "preview" (D') est fournie à l'opérateur (O). Grâce au dispositif selon l'invention (E), l'opérateur (O) peut choisir, grâce au fenêtrage (F), un point de vue, un "cadrage", qui sera transformé en image finale 4/3 (G). Les déplacements (d') de l'image finale (G) correspondent aux déplacements (d) de la "fenêtre" selon l'invention manipulée par l'opérateur. Si une incrustation (ou un logo) (I) est présente dans l'image HD celle, fixe dans l'image HD, se déplacera du mouvement (d') dans l'image finale 4/3 (G). - La figure 6/6 représente la partie de l'invention concernant la partie "grand public" de l'invention. L'image du stade (A) issue de la caméra HD (B') (cadreur (C) facultatif) est diffusée tel quel, avec éventuellement un logo ou des incrustations, grâce à un dispositif de compression (non illustré). Cette image HD est reçue chez le téléspectateur (T). Grâce au dispositif selon l'invention (D"), l'image est décodée et stockée dans une mémoire d'images (M). Le téléspectateur (T) peut, grâce au dispositif selon l'invention (F'), déplacer une fenêtre 4/3 à l'intérieur de la mémoire d'image (M) et disposer en sortie d'une image 4/3 qu'il aura lui-même créée. Si une incrustation (ou un logo) (I) est présente dans l'image HD celle-ci, fixe dans l'image HD, se déplacera du mouvement (d') dans l'image finale 4/3 (G). Revendications 1) Dispositif destiné à constituer un procédé original de production d'images de télévision caractérisé en ce que les images sont acquises par une caméra de plus grande définition que celle de l'image finale. Cette caméra haute définition est le plus souvent utilisée en fixe et un dispositif de "fenêtrage", du même ratio que l'image finale (typiquement, ce ratio est 4/3, c'est dire 4 pour 3), permet à un opérateur ou un téléspectateur de choisir dynamiquement une portion d'image haute définition et d'obtenir en temps réel, grâce à un procédé dit de "rééchantillonage" ou "formage" (ou encore "warping", terme anglo-saxon très utilisé dans la profession) et de conversion de format (format "haute définition" vers "basse définition"), une image qui correspond à l'image finale. Ce ne sont plus les mouvements de caméra, mais les mouvements de cette "fenêtre" dans l'image haute définition qui donne l'illusion de mouvement dans l'image finale 4/3. 2) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que l'image haute définition est "pré-déformée" afin d'obtenir un rendu final plus réaliste. Ces déformations sont par exemple des "flous" optiques artificiels ou une projection sphérique afin de simuler les déformations apportées classiquement par les objectifs. 3) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de "fenêtrage" est piloté par une "souris" ou un "joystick", et ce "pilotage" peut être intégré à la télécommande du téléviseur dans le cas d'une utilisation par le téléspectateur. Ce dispositif permet de déplacer une "fenêtre" au ratio (typiquement 4/3) de l'image finale dans l'image haute définition. Celui-ci autorise les déplacements dans le plan de l'image haute définition, ainsi que des rotations et des "zooms" avants et arrières. 4) Dispositif selon revendications 1 et 2 caractérisé en ce que une incrustation de type "logo" ou autre peut être insérée dans l'image haute définition, grâce à un "incrustateur" haute définition, avant d'être manipulée par l'opérateur selon le dispositif selon l'invention. Donc cette incrustation ou logo se déplace dans l'image finale selon le mouvement induit par un opérateur sur le dispositif dit de "fenêtrage". 5) Dispositif selon revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé en ce que l'image haute définition peut être diffusée tel quel et manipulée par le téléspectateur à la réception grâce à un dispositif selon l'invention "simplifié", utilisant une mémoire d'image HD volatile. Ce dispositif est dit "simplifié" en ce sens qu'il ne nécessite pas, par exemple, un moniteur "haute définition". (La "fenêtre" selon l'invention agit directement dans la mémoire d'images) 6) Dispositif selon revendication 5 caractérisé en ce que dans le cas où la caméra haute définition est strictement fixe, un outil de compression d'images est adapté et utilisé de manière optimale grâce à la grande redondance des images. Ceci permet, grâce à la réduction du débit de données à transmettre, une utilisation des canaux de télévision classiques pour la transmission. 7) Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que un mode "par défaut" permet au téléspectateur de désactiver son "fenêtrage" et d'utiliser celui proposé par le réalisateur. Ces données "par défaut" sont diffusées en même temps que l'image dans les signaux dits "de service".