Brevet FR2798547A1 — publié le 20010316

DÉCODAGE ET AFFICHAGE A RÉPETITION D' IMAGES MPEG La présente invention concerne des circuits de décodage et d'affichage d'images codées selon la norme MPEG, et plus particulièrement un circuit intégré permettant de répéter deux fois chaque image décodée. La norme de codage MPEG permet de mémoriser les images d'une séquence d'images numériques dans un espace mémoire réduit. Le codage MPEG prévoit de numériser les images d'une séquence selon trois catégories. Les images extrêmes de la séquence sont codées de façon autonome et sont appelées images "intra". Un certain nombre d'images intermédiaires, appelées images "prédites" sont codées en tenant compte de leur différence avec l'image intra ou prédite qui les précède. Les autres images, appelées images "bidirectionnelles" sont codées en tenant compte des images intra ou prédites qui les encadrent. Une séquence d'images ainsi codée peut être stockée, par exemple dans une première mémoire, et un décodeur MPEG est utilisé pour la déco- der. Du fait de la nature des codages, le décodeur MPEG doit stocker dans une mémoire tampon deux images successives intra/prédites qu'il vient de décoder afin de pouvoir décoder les images bidirectionnelles suivantes. La première mémoire et la mémoire tampon peuvent être confondues en une même mémoire. La figure 1 représente schématiquement un circuit de décodage et d'affichage d'images codées selon la norme MPEG. Ce circuit comprend notamment un décodeur 2 connecté à une mémoire 4, comprenant une mémoire tampon et une mémoire de données compressées, par l'intermédiaire d'un bus bidirectionnel 6 pour recevoir des images codées et décodées respectivement sur une entrée de données codées CDI et une entrée de données décodées DDI. Le décodeur 2 fournit en outre des images décodées à la mémoire 4 depuis une sortie de données décodées DDO connectée au bus 6. Un dispositif d'affichage 8, par exemple un écran de télévision (SCRN), affiche des images décodées lues dans la mémoire 4 par l'intermédiaire d'un circuit d'affichage 10 relié au bus 6. Les figures 2A, 2B et 2C illustrent respectivement le décodage, le stockage et l'affichage d'une séquence d'images codées selon la norme MPEG. On suppose, pour simplifier, qu'il n'y a que deux images bidirectionnelles entre une image intra et une image prédite, et entre deux images prédites successives. On suppose également que le décodage et l'affichage de chaque image prennent le même temps. La séquence prise conmme exemple, illus- trée en figure 2C, comprend un image intra Il, deux images bidirectionnelles B1 et B2 puis une image prédite P1. Aux figures 2A et 2B, une seconde image prédite P2 correspond à des images bidirectionnelles non représentées d'une suite de la séquence. Comme illustré en figure 2C, les images Il, B1, B2 et P1 sont respectivement affichées entre des instants t200, t300, t400, t500 et t600. L'affichage illustré est un affichage simple et chaque image est affichée une fois. Pour permettre cet affi- chage, il faut d'abord décoder les images Il et P1 puis les images B1 et B2 (figure 2A). Comme on a besoin des images Il et P1 pour décoder les images B1 et B2, il faut les mémoriser (figure 2B). Par contre, les images bidirectionnelles peuvent, pour ce type d'affichage, être décodées à mesure qu'elles sont affichées et n'ont pas besoin d'être stockées. On notera qu'il est important pour le fonctionnement qui vient d'être décrit que les vitesses de décodage et d'affi- chage des images bidirectionnelles soient les mêmes. En effet, un décodage plus rapide de ces images obligerait à les stocker avant de les afficher. L'affichage simple que l'on vient de décrire est par exemple utilisé dans des systèmes de télévision affichant les images avec une fréquence de 50 ou 60 hertz. Il existe un autre type d'affichage dans lequel on répète deux fois chaque image décodée pendant la durée précédente d'affichage d'une image, afin de réduire le scintillement des images à l'écran. Un tel affichage à répétition, qui sera détaillé par la suite, est par exemple utilisé dans des systèmes de télévision dits à "100 hertz"' ou "120 hertz". On notera qu'il est concevable, pour effectuer un affichage à répétition, d'uti- liser un décodeur fonctionnant à vitesse double. Dans un tel cas, il serait possible de décoder et d'afficher les images bidirec- tionnelles sans les stocker. Cependant, un décodeur rapide est coûteux, et on préfère décoder les images bidirectionnelles à vitesse normale et les stocker pour les afficher ensuite deux fois à vitesse double. Les figures 2D et 2E illustrent respectivement le stockage et l'affichage à répétition d'une séquence d'images telle que celle décrite précédemment. Le décodage de la séquence se fait à vitesse normale, comme illustré en figure 2A, et l'affichage à répétition des images décodées se fait avec un certain retard. Dans un premier temps, on suppose qu'une image doit être entièrement décodée pour être affichée. Comme cela est illustré en figure 2E, l'image B1 est affichée 2 fois à partir de la fin de son décodage, entre l'ins- tant t400 et un instant t450, situé à la moitié de l'intervalle t400-t500, puis entre les instants t450 et t500. De même, l'image B2 est affichée à la même vitesse deux fois entre les instants t500 et t550, et t550 et t600. L'image Il est affichée 2 fois avant l'image B1, entre les instants t300 et t350, et t350 et t400. Enfin, l'image Pi est affichée deux fois après l'image B2, entre les instants t600 et t650, et t650 et t700. La figure 2D illustre le stockage de la séquence, dans lequel les images B1 et B2 sont toutes deux stockées en mémoire tampon. Cette mémoire doit ainsi pouvoir contenir quatre images décodées. On notera qu'il est suffisant de ne stocker que deux images bidirectionnelles décodées. En effet, une troisième image bidirectionnelle suivant l'image B2 serait décodée après l'affi- chage de l'image B1, et elle pourrait être stockée à sa place en mémoire tampon. Si l'on considère l'affichage d'images ayant 720 x 576 pixels, une image décodée occupe un espace important en mémoire tampon. Un système tel que celui qui vient d'être décrit, qui devrait permettre le décodage et l'affichage à répétition de telles images, devrait ainsi utiliser une mémoire tampon de grande taille, coûteuse. Cependant, il existe un besoin pour un circuit peu coûteux permettant un tel fonctionnement, destiné à des postes de télévision à bon marché. Un objet de la présente invention est de prévoir un circuit de décodage et d'affichage à répétition utilisant une mémoire peu coûteuse. Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un tel circuit qui met en oeuvre un procédé de décodage et d'affichage permettant de réduire la taille de la mémoire. Pour atteindre ces objets, la présente invention pré- voit un procédé de décodage et d'affichage d'une image numérique codée sous forme de deux trames entrelacées, le décodage de l'image étant deux fois plus long que l'affichage d'une trame, qui comprend notanmmnent les étapes consistant à: a/ décoder la première moitié de l'image en stockant progressivement la première moitié de la première trame, b/ décoder la seconde moitié de l'image en stockant progressivement la seconde moitié de la première trame, tout en affichant une première fois la première trame, c/ afficher une seconde fois la première trame, tout en décodant à nouveau la première moitié de l'image et en remplaçant progressivement en mémoire la première moitié de la première trame par la première moitié de la seconde trame, d/ décoder la seconde moitié de l'image en remplaçant progressivement la seconde moitié de la première trame par la seconde moitié de la seconde trame, tout en affichant une pre- mière fois la seconde trame, et e/ afficher une seconde fois la seconde trame tandis que l'on répète l'étape a/. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'image est une image bidirectionnelle codée suivant la norme MPEG. La présente invention vise également un circuit destiné à mettre en oeuvre le procédé précédent, comprenant un décodeur MPEG et une mémoire ayant une capacité de mémorisation correspon- dant au nombre de données contenues dans deux images décodées et demie. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1, précédemment décrite, représente schémati- quement un circuit de décodage et d'affichage de séquences d'images codées selon la norme MPEG; les figures 2A à 2C, précédemment décrites, illustrent un exemple de décodage, de stockage et d'affichage simple d'une séquence d'images codées selon la norme MPEG; les figures 2D et 2E, précédemment décrites, illustrent un exemple de stockage et d'affichage à répétition d'une séquence d'images codées selon la norme MPEG; les figures 3A à 3C illustrent un exemple de décodage, de stockage et d'affichage à répétition de type AABB d'une séquence d'image; les figures 4A à 4C illustrent un exemple de décodage, de stockage et d'affichage à répétition de type AABB d'une séquence d'image selon la présente invention; et les figures 5A à 5C illustrent de manière plus précise les décodage, stockage et affichage illustrés en figures 4A à 4C. De mêmes références représentent de mêmes instants en figures 2A à 5C. On a évoqué en figures 2D et 2E le décodage et l'affi- chage à répétition d'une séquence d'images codées selon la norme MPEG. Pour des raisons de simplicité, ces figures ne détaillaient ni la structure des images, ni leur affichage. En réalité, une image destinée à être affichée sur un écran de télévision est classiquement divisée en deux "trames" entrelacées, chaque trame étant sensiblement composée d'une ligne de l'image sur deux. En affichage simple, les deux trames d'une image sont affichées chacune une fois en une période prédéterminée, par exemple 1/50ème de seconde dans le cas d'une télévision fonctionnant à 50 hertz. En affichage à répétition, les première et seconde trames d'une image sont affichées chacune deux fois lors de cette période prédéterminée. Selon un premier mode d'affichage, appelé affichage de type ABAB, une succession des première et seconde trames est affichée deux fois. Selon un second mode d'affichage appelé affichage de type AABB, la première trame est affichée deux fois puis la seconde trame est affichée deux fois. Une image numérique comprenant une première et une seconde trame peut être codée selon la norme MPEG de deux manières différentes. Une première manière consiste à coder séparément la première et la seconde trame (image "FIELD"), une deuxième manière consiste à coder en une seule fois l'image complète (image "FRAME"). On notera que pour afficher une trame d'une image FIELD, il faudra seulement décoder cette trame, alors que pour afficher une trame d'une image FRAME, il sera nécessaire de décoder toute l'image. Les décodeurs MPEG réalisés selon l'état de la technique permet- tent de décoder une image FRAME de 720 x 576 pixels en la moitié d'une période d'affichage d'une image complète, soit deux fois le temps nécessaire pour l'affichage d'une trame. La présente inven- tion s'applique au décodage d'une séquence de telles images FRAME et à son affichage à répétition de type AABB. Les figures 3A, 3B et 3C illustrent respectivement un décodage, un stockage et un affichage à répétition dans de telles conditions. Les images Il, Pl, B1 et B2 sont chacune codées sous la forme de deux trames entrelacées, respectivement I1T et I1B, P1T et P1B, BîT et B1B, et B2T et B2B. Dans l'affichage illustré en figure 3C, la première trame BîT de l'image B1 est affichée une première fois entre un instant t325 situé à la moitié de l'intervalle t300-t350, et l'instant t350. La première trame BiT est affichée une seconde fois entre les instants t350 et t375. De même, sa seconde trame BiB est affichée deux fois entre les instants t375 et t400, et t400 et t425. Les première et seconde trames de la deuxième image bidirectionnelle B2 sont affichées deux fois respectivement entre les instants t425 et t450, t450 et t475, t475 et t500, et t500 et t525. Les deux trames de l'image Il sont affichées de la même manière avant l'image B1, entre les instants t225 et t325, et les deux trames de l'image P1 sont affichées de la même manière après l'image B2, à partir de l'instant t525. Dans le décodage et le stockage illustrés en figures 3A et 3B, l'image B1 est décodée et ses deux trames sont stockées entre les instants t300 et t350. Ainsi, l'image B1 est à moitié décodée et stockée en mémoire tampon quand on commence à afficher la première trame BIT. Le décodage et le stockage de l'image se terminent en même temps que la fin de ce premier affichage. On notera qu'il existe un retard, non représenté, entre le stockage d'une ligne décodée en mémoire tampon et son affichage. Ainsi, la dernière ligne de la première trame BîT est stockée en mémoire tampon, puis affichée. De la même façon, l'image B2 est décodée et ses deux trames sont stockées entre les instants t400 et t450. Le découpage et le stockage de l'image B2 débutent lors du second affichage de la seconde trame BiB. On organise le stockage de l'image B2 en mémoire tampon de manière qu'il soit fait unique- ment dans des zones de la mémoire tampon pour remplacer des lignes de l'image précédente déjà affichées. On peut ainsi stocker les images bidirectionnelles décodées dans un même espace de la mémoire tampon, ce qui fait que la mémoire tampon ne doit contenir que trois images décodées. La présente invention prévoit un procédé de décodage et d'affichage à répétition de type AABB d'une séquence d'images FRAME qui permet d'utiliser une mémoire ne devant contenir que deux images décodées et demi. Les figures 4A, 4B et 4C illustrent respectivement le décodage, le stockage et l'affichage de la séquence précédente selon un tel procédé. Comme cela est illustré en figure 4C, l'affichage de la séquence est le même qu'en figure 3C. On décode complètement deux fois chaque image bidirec- tionnelle (figure 4A), et on stocke à chaque fois une trame seulement (figure 4B). Le décodage et le stockage des images Il et P1 sont les mêmes qu'en figure 3A. Par contre, l'image B1 est décodée une première fois entre les instants t300 et t350 et une seconde fois entre les instants t350 et t400. De même, l'image B2 est décodée une première fois entre les instants t400 et t450 et une seconde fois entre les instants t450 et t500. Seule la pre- mière trame BiT de l'image B1 est stockée entre les instants t300 et t350 et seule la seconde trame BîB de l'image B1 est stockée entre les instants t350 et t400. De même, la première trame B2T de l'image B2 est stockée entre les instants t400 et t450 et la seconde trame B2B de l'image B2 est stockée entre les instants t450 et t500. On notera qu'à mesure que la première trame B1T est affichée pour la seconde fois, elle est remplacée en mémoire par la deuxième trame BiB qui est décodée à mesure. Ainsi, selon la présente invention, seule une trame d'une image bidirectionnelle est stockée en mémoire, à mesure qu'elle est décodée, et la mémoire ne doit contenir que deux images décodées et demie. Les figures 5A, 5B et 5C illustrent plus en détail le décodage, le stockage et l'affichage de l'image bidirectionnelle B1 précédente. Pour des raisons de clarté, on a représenté une image B1 comprenant seulement huit lignes: quatre lignes B1Tl à B1T4 dans la première trame, intercalées avec quatre lignes B1Bl à B1B4 dans la seconde trame. Dans l'exemple illustré, la ligne B1Bl est la première ligne décodée. Comme cela est illustré en figure 5C, la première trame est affichée une première fois entre les instants t325 et t350, et une seconde fois entre les instants t350 et t375. La seconde trame est affichée une première fois entre les instants t375 et t400, et une seconde fois entre les instants t400 et t425. Comme cela est illustré en figure 5A, les premières lignes des deux trames, B1Bl, B1Tl, B1B2, B1T2 sont décodées à la suite entre les instants t300 et t325 puis les dernières lignes des deux trames, B1B3, B1T3, B1B4, B1T4, sont décodées entre les instants t325 et t350. Les premières lignes des deux trames sont décodées une seconde fois entre les instants t350 et t375 et les dernières lignes des deux trames sont décodées une seconde fois entre les instants t375 et t400. Comme cela est illustré en figure 5B, seules les lignes de la première trame, B1Tl, B1T2, B1T3 et B1T4 sont mémorisées entre les instants t300 et t350, et seules les lignes de la seconde trame, B1Bl, B1B2, B1B3 et B1B4 sont mémorisées entre les instants t350 et t400. On notera que, alors que la première ligne de la pre- mière trame B1T1 est affichée pour la seconde fois, la première ligne de la seconde trame B1B1 est décodée et stockée en mémoire. On prévoit de ne stocker la ligne B1Bl qu'après que la première ligne BlT1 de la première trame est fournie au circuit d'affi- chage 10 pour être affichée. Cette écriture en mémoire particulière n'est nécessaire que pour le stockage de la première ligne de la seconde trame. En effet, le décodage et le stockage de la deuxième ligne de la seconde trame B1B2 se fait alors que l'on affiche déjà la troisième ligne de la première trame B1T3 et il n'y a plus de possibilité de conflit entre le stockage et la lecture en mémoire tampon. Dans la séquence illustrée, l'image qui suit l'image B1 est l'image bidirectionnelle B2, mais elle pourrait indifféremment être une image intra ou prédite sans que le fonctionnement qui vient d'être décrit soit modifié. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'hommne de l'art. A titre d'exemple, on a décrit en figures 4A à 5C un affichage de type AABB dans lequel la première trame des images est affichée avant la seconde trame, mais l'homme du métier adaptera aisément la présente invention à un affichage de type AABB dans lequel la seconde trame des images est affichée avant la première trame. D'autre part, la présente invention n'a été décrite qu'en relation avec le décodage et l'affichage d'images de type FRAME, mais l'homme du métier adaptera aisément le cir- cuit selon la présente invention, qui utilise une mémoire contenant deux images décodées et demie, à un circuit pouvant également réaliser un décodage et un affichage d'images de type FIELD dans les mêmes conditions. Enfin, la présente invention a été décrite en relation avec un affichage 100-120 hertz mais elle pourra aisément être adaptée à d'autres types d'affichage d'ima- ges devant être décodées deux fois plus lentement qu'elles ne sont affichées. REVEDICAITIONS 1. Procédé de décodage et d'affichage d'une image numérique (B1) codée sous forme de deux trames entrelacées (BIT, BIB), le décodage de l'image étant deux fois plus long que l'af- fichage d'une trame, caractérisé en ce qu'il comprend notamment les étapes consistant à: a/ décoder la première moitié de l'image en stockant progressivement la première moitié de la première trame (B1Tl, B1T2), b/ décoder la seconde moitié de l'image en stockant progressivement la seconde moitié de la première trame (B1T3, BlT4), tout en affichant une première fois la première trame (BIT), c/ afficher une seconde fois la première trame (BIT), tout en décodant à nouveau la première moitié de l'image et en remplaçant progressivement en mémoire la première moitié de la première trame (B1Tl, B1T2) par la première moitié de la seconde trame (B1Bl, B1B2), d/ décoder la seconde moitié de l'image en remplaçant progressivement la seconde moitié de la première trame (B1T3, B1T4) par la seconde moitié de la seconde trame (B1B3, B1B4), tout en affichant une première fois la seconde trame (BlB), et e/ afficher une seconde fois la seconde trame (BIB) tandis que l'on répète l'étape a/. 2. Procédé de décodage et d'affichage d'une image numérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'image est une image bidirectionnelle codée suivant la norme MPEG. 3. Circuit destiné à mettre en oeuvre le procédé de décodage et d'affichage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend: un décodeur MPEG (2) et une mémoire (4) ayant une capacité de mémorisation correspondant au nombre de données contenues dans deux images décodées et demie.