Brevet FR2778484A1 — publié le 19991112

La présente invention concerne un procédé de traitement d'un signal vidéo pour un afficheur matriciel, plus particulièrement pour un système d'affichage matriciel dans lequel le niveau de gris appliqué sur chaque pixel ou cellule est obtenu en utilisant une modulation de type temporel du signal à visualiser. La présente invention concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Parmi les afficheurs matriciels dans lequel le niveau de gris appliqué sur chaque pixel est obtenu en utilisant une modulation de type temporel, on connaît plus particulièrement les écrans à plasma. En conséquence, la présente invention sera décrite en se référant à ce type d'écran. Toutefois, il est évident pour l'homme de l'art que la présente invention peut aussi s'appliquer à d'autres afficheurs matriciels utilisant ce type de modulation temporel, notamment les dispositifs du type à micro-miroirs. De manière connue, un panneau à plasma est constitué de deux dalles de verre sur chacune desquelles sont sérigraphiées respectivement au moins des électrodes-ligne et des 1 5 électrodes-colonne. Le nombre d'électrodes-ligne et d'électrode-colonne correspond à la définition du panneau. Chaque croisement d'une électrode-colonne et d'une électrodeligne correspond à une cellule vidéo qui, dans le cas d'un panneau à plasma, contient un volume de gaz. Dans le cas d'un panneau à plasma couleur, chaque cellule est recouverte d'un phosphore rouge, vert ou bleu, un triplé de cellules rouge, verte et bleue définissant un pixel vidéo. De ce fait, un panneau à plasma couleur comporte trois fois plus d'électrodescolonne que de pixels. Par contre, le nombre d'électrodes-ligne est égal au nombre de lignes du panneau. Compte tenu de cette architecture matricielle, il suffit d'appliquer au croisement d'une électrode-ligne et d'une électrodecolonne une différence de potentiel pour exciter une cellule précise et obtenir ainsi ponctuellement un gaz à l'état plasma. Lors de l'ionisation du gaz, il y a une émission d'ultraviolets qui vont venir bombarder les phosphores rouges, verts ou bleus et donner ainsi une cellule rouge, verte ou bleue allumée. En fait, une cellule ne possède que deux états, à savoir un état excité ou non-excité. De ce fait, il n'est pas possible de réaliser une modulation analogique du niveau de lumière émis, comme dans le cas des tubes à rayons cathodiques. En conséquence, pour rendre compte des différents niveaux de gris, on utilise une modulation temporelle de la durée d'émission de la cellule pendant la période trame référencée T. Cette période trame est divisée en autant de sous-périodes n que de bits utilisés pour coder le signal vidéo. A partir de ces n sous-périodes, on doit pouvoir, par combinaison, reconstituer tous les niveaux de gris. En fait, I'oeil de l'observateur intègre sur une période trame T ces n sous- périodes et recrée ainsi les niveaux de gris. Ainsi, dans le cas d'une modulation temporelle sur 4 bits, chacune des lignes est adressée quatre fois, I'intervalle entre deux adressages définissant la durée du sous-balayage. On distingue donc une phase d'effacement/écriture et une phase d'entretien. L'oeil intègre en fait beaucoup plus rapidement que la durée-trame et risque ainsi de déceler, dans des cas de transitions particulières des bits d'adressage, des variations de 2 2778484 niveau ne reflétant pas la réalité. Des défauts de contour ou " contouring " selon l'appellation anglo-saxonne peuvent ainsi apparaître sur les images en mouvement. Ces défauts peuvent être comparés à une mauvaise restitution temporelle du niveau de gris. D'une manière plus générale, des fausses couleurs apparaissent sur les contours d'objet, chacune des cellules d'une composante couleur pouvant être sujet à ce phénomène. Ce phénomène est encore plus gênant lorsqu'il apparaît sur des zones relativement homogènes. Ce phénomène de " contouring " peut être expliqué en se référant à la FIGURE 1. Dans cette figure, l'axe des abscisses représente le temps et est subdivisé en périodes trame de durée T. Chaque période trame est divisée en sous-périodes dont la durée est proportionnelle au poids des différents 1 0 sous-balayages permettant ainsi de définir un niveau vidéo à afficher sur le panneau à plasma (1, 2, 4, 8... 128) pour un signal vidéo quantifié sur 8 bits et un adressage possédant 8 sous- balayages. L'axe des ordonnées représente le niveau logique 0 ou 1 des bits d'adressage pendant les périodes-trame correspondant à l'état éteint ou allumé d'une cellule en fonction du temps pour un niveau de codage donné. 1 5 La courbe 1 correspond à un codage de la valeur 128, la courbe 2 à un codage de la valeur 127 et la courbe 3 à un codage de la valeur 128 pendant la première trame et de la valeur 127 pendant la deuxième trame et inversement pour les deux trames suivantes. Le principe de modulation temporelle des niveaux de gris implique une répartition temporelle des n bits codant le signal vidéo en n sous- balayages sur les 20 millisecondes (T) de la trame. Si l'on prend un codage sur 8 bits (n = 8), les transitions 127/128 et 128/127 entraînent une commutation de tous les bits. Ces 8 codes étant répartis en 8 sous- balayages sur les 20 millisecondes de la trame, l'oeil en intégrant de façon asynchrone cette information fait apparaître des zones noires (b) et des zones blanches (a) comme représenté sur la figure. Ceci concerne une description statique du phénomène de faux-contour prenant en compte que les variations de codage d'une trame à l'autre pour un pixel donné. Toutefois, la simple explication statique du phénomène n'est pas suffisante pour le décrire parfaitement. Il faut aussi introduire une notion de suivi d'un contour par l'oeil pour approcher ce que perçoit réellement l'observateur. Il faut donc réaliser une analyse dynamique du problème introduisant la notion de mouvement dans l'image. Le phénomène de faux-contour se manifeste donc sur des zones en mouvement lors de fortes transitions. Toutefois, la notion de forte transition ne correspond pas uniquement à des fortes variations du niveau de signal vidéo mais on parle également de forte transition lorsqu'il y a commutation des bits de poids fort. Le phénomène de faux- contour apparaît donc lorsque la variation de niveau inter-trames est faible mais correspond à une commutation importante au niveau des poids forts, par exemple la transition 127/128. Dans une zone uniforme centrée autour de ces valeurs 127/128 alors que l'observateur ne perçoit aucune transition sur un écran à tube cathodique, il va voir apparaître sur un panneau à plasma ces faux-contours lors de faibles mouvements. D'autre part, une partie des faux-contours peut apparaître simplement sur des zones relativement homogènes telles que la texture de la peau, mais accompagnées de bruit. Par exemple, une transition 127/128/127 avec un mouvement de 3 2778484 3 pixels/image génère un faux-contour assez fort comme représenté sur la Figure 2 dans laquelle la courbe 1 représente la position du pixel par rapport à la rétine pour 2 trames F successives et la courbe 2 l'apparition des faux-contours en c et d. Ainsi, dans le cas d'un écran couleur, ces faux-contours vont se concrétiser par l'apparition sur le panneau au niveau de ces contours de " fausses couleurs " dues à une interprétation erronée du triplé RGB. En conséquence, les études du phénomène de faux-contour montre que la simple explication statique du phénomène n'est pas suffisante pour décrire le problème, mais qu'il faut introduire une notion du suivi du contour par l'oeil pour approcher ce que perçoit réellement l'observateur. Il faut donc réaliser une analyse dynamique du problème introduisant la notion de mouvement dans l'image. La présente invention a donc pour but de proposer un procédé de traitement du signal vidéo prenant en compte les observations ci-dessus et permettant dans une utilisation seule d'éliminer une partie des faux- contours ou d'effectuer convenablement les corrections dans le cas de l'utilisation de la technique de rajout d'impulsions d'égalisation connue. La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'un signal vidéo destiné a un système d'affichage matriciel dans lequel le niveau de gris appliqué sur chaque pixel ou cellule est réalisé en utilisant une modulation temporelle du signal, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - détermination de la direction du mouvement des transitions dans le signal vidéo et, - réalisation sur N pixels consécutifs, selon ladite direction du mouvement, d'un filtrage médian. De préférence, le filtrage médian est appliqué selon quatre directions privilégiées, à savoir les directions horizontale, verticale et les deux diagonales. D'autre part, le filtrage médian est réalisé à l'aide d'un filtre médian de taille impaire, de préférence un filtre mono-dimensionnel de taille 3. La présente invention concemrne aussi un circuit pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Ce circuit comporte des moyens de mémorisation du pixel courant et au moins des pixels voisins selon la direction du filtrage et au moins un filtre médian recevant le pixel courant et les deux pixels voisins selon la direction du filtrage. De préférence, le circuit comporte des moyens de mémorisation du pixel courant et des huit pixels entourant le pixel courant, quatre filtres médians recevant respectivement chacun le pixel courant et deux pixels voisins selon les directions horizontale, verticale et selon les deux diagonales, un circuit de commutation prévu en sortie des quatre moyens de filtrage médian et un moyen de sélection d'un des filtres en fonction de la direction sélectionnée. 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 d'un circuit permettant la mise en oeuvre de la présente invention, cette description étant faite avec référence aux dessins dans lesquels: 4 2778484 la Figure 1 déjà décrite représente un chronogramme expliquant le phénomène de faux-contour, la Figure 2 déjà décrite représente différentes courbes expliquant de façon spatio- temporelle le phénomène du faux-contour et, la Figure 3 est une représentation schématique d'un circuit mettant en oeuvre la présente invention. Avant de décrire en détail le circuit de la Figure 3, on rappellera tout d'abord la définition d'un filtre médian. Un filtre médian est un filtre non-linéaire dit d'ordre statistique. Le filtre médian est de conception simple avec une bonne vitesse de calcul. Les filtres de ce genre ont en général de bons comportements en présence de bruits blancs additifs et de bruits gaussiens. Ils présentent aussi des propriétés de bonne préservation des fronts et peuvent être adaptatifs. Le filtre médian est défini de la manière suivante: Le médian de n échantillons xi, i = 1,... n est dénommé med (xi) et est défini par: x(v + 1) n = 2v+1 1 5 med (xi) (x(v) +x(v + 1)) n = 2v o x(i) est l'élément d'ordre statistique i. Généralement les filtres médians de taille n impaire sont utilisés. Dans le cadre de la présente invention, on utilise de préférence un filtre médian mono-dimensionnel de taille 3. Un filtre mono-dimensionnel de taille 3 est défini par la relation suivante: y(i) = med(xi.1, xi, xi+.) Exemple avec une suite d'échantillons xi = {2, 3, 8, 4, 2} Yo -2 (valeur frontière), y, = med(2, 3, 8) = 3, Y2 =med(3, 8, 4) =4, Y3 = med(8, 4, 2) = 4, y4 _ 2 (valeur frontière). D'autre part, pour éliminer une partie des faux-contours, comme expliqué dans l'introduction, il est préférable que le filtrage soit réalisé dans la direction du mouvement des transitions. En conséquence, conformément à la présente invention, quatre directions de mouvement vont être privilégiées selon lesquelles un filtrage médian de taille 3 sera réalisé. Ces directions sont la direction horizontale, la direction verticale et les deux directions selon les diagonales. Un filtrage médian est donc appliqué sur chacune de ces directions, le choix du filtrage approprié étant effectué par un estimateur de mouvement habituellement utilisé dans le traitement des signaux vidéo. Cet estimateur fournit d'autre part, non seulement une indication de direction, mais aussi une indication sur l'amplitude du mouvement détecté. Toutefois, ce type de filtrage doit être limité. En effet, il n'est pas favorable aux hautes fréquences et peut supprimer des détails fins tels que des lignes horizontales ou verticales. Comme de plus les corrections doivent se faire uniquement sur des zones 2778484 homogènes et que le filtrage doit supprimer seulement du bruit de faible amplitude, selon une caractéristique supplémentaire, on envisage de contrôler l'action du filtre par rapport à un seuil. On décrira de manière plus détaillée avec la référence à la Figure 3 un mode de réalisation préférentiel d'un circuit mettant en oeuvre le procédé expliqué ci-dessus. Comme représenté sur la Figure 3, le signal video en entrée Y est envoyé sur des moyens de stockage permettant de travailler sur trois lignes en parallèle, plus particulièrement sur deux mémoires de lignes 1, 2. Le filtrage est réalisé en utilisant comme pixel courant le pixel référencé X22 sur la Figure 3. Conformément à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention dans lequel quatre directions de mouvement ont été privilégiées, quatre filtres médians 3, 4, 5, 6 sont utilisés. Chaque filtre médian est un filtre mono-dimensionnel de dimension 3. Comme représenté sur la Figure 3, le filtre médian 3 reçoit les pixels X1, X22, X33 et correspond à un mouvement selon une première diagonale. Le filtre médian 4 reçoit les pixels X12, X22, X32 et correspond à un mouvement selon la verticale. Le filtre médian 5 reçoit les pixels X13, X22, X31 et correspond a un mouvement selon la second diagonale et le filtre médian 6 reçoit les pixels 1 5 X21, X22 et X23 et correspond à un mouvement selon l'horizontale. La sortie des quatre filtres médians 3, 4, 5 et 6 est envoyée en entrée d'un circuit de commutation 7 qui choisit la sortie d'un des filtres médians en fonction de la direction du mouvement donné par un estimateur de mouvement 8. L'estimateur de mouvement est un circuit connu présent dans le système de traitement des signaux vidéo à afficher sur un écran matriciel de type plasma. L'estimateur de mouvement est utilisé pour la conversion de balayage et il foumrnit une information de présence ou de non-présence d'un mouvement suivant l'une des quatre directions possibles. De préférence, pour ne réaliser le filtrage que dans des zones homogènes et en ne supprimant que du bruit de faible amplitude, le circuit de la Figure 3 comporte un comparateur 8 permettant de comparer la valeur du pixel courant X22 moins la valeur en sortie du filtre médian sélectionné, à savoir la valeur en sortie du circuit 7, à un seuil en réalisant la fonction I A - BI > seuil, B étant la valeur du pixel X22 et A la valeur en sortie du circuit 7. La sortie du comparateur 8 ainsi que la sortie de l'estimateur de mouvement 9 donnant une information de présence ou de non-présence d'un mouvement sont envoyées sur un circuit OU 10. D'autre part, la sortie du circuit OU 10 commande un deuxième circuit de commutation 11 permettant une commutation entre la valeur du pixel courant X22 sur la première entrée C et la valeur en sortie du circuit de commutation 7 sur son entrée D. La valeur en sortie du circuit de commutation 11 est envoyée directement sur le circuit de codage en 10-bits utilisé pour le codage d'adressage d'un panneau à plasma ou sur un circuit donnant des impulsions d'égalisation qui peut être utilisé pour diminuer certains effets de faux-contour. Un tel circuit est connu de l'homme de l'art et est décrit par exemple dans l'article: A Motion-Dependent Equalizing-Pulse Technique for Reducing Gray-Scale Disturbances on PDPs, de Y.-W. Zhu, K. Toda, T. Yamaguchi, T. Shiga, S. Mikoshiba (University of Electro-Communications, Tokyo, Japon) et de T. Ueda, K. Kariya, T. Shinoda (Fujitsu, Ltd., Kawasaki, Japon), paru dans SID 97 DIGEST. 6 2778484 Conformément à la présente invention, trois circuits de traitement tels que décrits ci-dessus sont utilisés, un pour chaque couleur rouge (R), verte (G), bleue (B). D'autre part, le circuit décrit ci-dessus a été positionné directement avant le circuit de codage en 1 O-bits, à savoir après le circuit de correction de gamma habituellement utilisé, toutefois il est évident pour l'homme de l'art qu'il peut être utilisé avant le circuit de correction gamma. 7 2778484 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un signal vidéo destiné à un système d'affichage matriciel dans lequel le niveau de gris appliqué sur chaque pixel ou cellule est réalisé en utilisant une modulation temporelle du signal, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: détermination de la direction du mouvement des transitions dans le signal vidéo, et, - réalisation sur N pixels consécutifs, selon ladite direction du mouvement, d'un filtrage médian. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtrage médian est appliqué selon quatre directions, à savoir horizontale, verticale et selon les deux diagonales. 1 5 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtrage médian est réalisé à l'aide d'un filtre médian de taille impaire, de préférence un filtre mono-dimensionnel de taille 3. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une détection de présence ou non de mouvement validant le filtrage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une comparaison de la valeur de correction à un seuil validant le filtrage. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé en ce que le procédé est appliqué sur chaque couleur rouge (R), verte (G) et bleu (B). 7. Circuit pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mémorisation du pixel courant et au moins des pixels voisins selon la direction du filtrage et au moins un filtre médian recevant le pixel courant et les deux pixels voisins selon la direction du filtrage. 8. Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mémorisation (1, 2) du pixel courant (X22) et des huit pixels (XI,, X12, X13, X21, X23, X31, X32, X33) entourant le pixel courant, quatre filtres médians (3, 4, 5, 6) recevant respectivement chacun le pixel courant et deux pixels voisins selon les directions horizontale, verticale et selon les deux diagonales, un circuit de commutation (7) prévu en sortie des quatre moyens de filtrage médian et un moyen de sélection (8) d'un des filtres en fonction de la direction sélectionnée. 8 2778484 9. Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de commutation est connecté à un estimateur de mouvement (8) donnant la direction du mouvement des transitions. 10. Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'estimateur de mouvement (8) envoie une impulsion (M) de présence ou non-présence de mouvement vers un circuit permettant d'inhiber le filtrage. 11. Circuit selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit permettant d'inhiber le filtrage est un second circuit de commutation (11) recevant sur une entrée ( C) le pixel courant (X22) et sur l'autre entrée ( D) la sortie du circuit de filtrage. 12. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte de plus un circuit de seuillage (9) inhibant le circuit de filtrage pour les zones non-homogènes. 13. Circuit selon la revendication 12, caractérisé en ce que le circuit de seuillage réalise la fonction I A - B I > seuil o A représente la sortie du circuit de filtrage et B le pixel courant.