Brevet FR2835685A1 — publié le 20030808

PROCEDE ET SYSTEME DE DETECTION ET DE MESURE DE LA DESYNCHRONISATION ENTRE DEUX SYSTEMES D'AFFICHAGE DE VIDEOS JUXTAPOSEES OU SUPERPOSEES. La présente invention concerne l'affichage d'images à l'aide de plusieurs écrans d'affichage juxtaposés ou superposés partiellement ou totalement, chaque écran étant piloté par une chaîne vidéo indépendante. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement à un système de téléprésence comportant plusieurs chaînes vidéo, chaque chaîne comprenant une caméra vidéo, un dispositif d'affichage et une chaîne de traitement vidéo temps réel reliant la caméra au dispositif d'affichage. Dans un tel système, chaque chaîne vidéo inclut successivement un traitement d'acquisition vidéo, un traitement de codage et de compression, un traitement d'émission des signaux vidéo compressés, par exemple sous la forme de paquets, un traitement de réception des signaux vidéo et de décompression, puis un traitement de décodage et d'affichage, l'ensemble de ces traitements étant effectués par un ou plusieurs calculateurs. Comme chacune des chaînes de traitement est indépendante, il se produit inévitablement entre celles-ci des désynchronisations se traduisant par un retard d'une image par rapport à l'image adjacente ou superposée. De tels retards sont dus notamment à des différences de puissance des moyens de calcul effectuant les traitements, ou encore à des différences dans les temps de transmission des signaux d'un bout à l'autre des chaînes de traitement. Dans le cas d'images juxtaposées, il s'avère qu'un tel retard donne une impression de discontinuité dans les images pourtant affichées à la même fréquence. La présente invention a pour but de synchroniser entre elles deux chaînes de traitement vidéo ou davantage en proposant un procédé de mesure d'un tel retard. Une fois que la mesure du retard est effectuée, les différentes chaînes de traitement vidéo peuvent être synchronisées en introduisant dans la ou les chaînes de traitement en avance une temporisation dont la durée correspond au retard mesuré, constant en moyenne. Il existe des procédés de mesure de retard. Toutefois ces procédés ne permettent pas des mesures suffisamment précises, sachant qu'une désynchronisation entre deux images juxtaposées commence à être perceptible lorsque le retard entre les deux images est de l'ordre de 10 ms, voire 5 ms. La présente invention a pour but de supprimer cet inconvénient. Cet objectif est atteint par la prévision d'un procédé de détection et de mesure d'un retard de synchronisation entre au moins deux chaînes vidéo comprenant chacune une caméra vidéo, dont le signal de sortie est appliqué en entrée d'une chaîne de traitement vidéo, le signal issu de la chaîne de traitement étant appliqué à un dispositif d'affichage vidéo. Selon l'invention, ce procédé comprend les étapes consistant à : - émettre des impulsions lumineuses de fréquence et de durée prédéterminées au moyen d'une source 11 d'impulsions lumineuses disposée dans le champ des caméras, de manière à produire au moins une tâche clignotante dans les images vidéo affichées par les dispositifs d'affichage vidéo, - convertir en un signal électrique la tâche clignotante affichée au moyen d'un détecteur photosensible sensible à la lumière de la tâche, et disposé en regard de la tâche, et - analyser le signal électrique généré et en déduire une valeur de retard entre les deux chaînes vidéo. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les dispositifs d'affichage sont disposés de manière à faire coïncider les tâches résultant de la présence de la source dans le champ des caméras, et si une impulsion lumineuse émise par la source produit une seule impulsion dans signal électrique, le procédé comprend la réduction de la largeur des impulsions émises par la source lumineuse de manière à obtenir des impulsions électriques distinctes pour chaque impulsion lumineuse émise. Avantageusement, si une impulsion lumineuse émise par la source produit une seule impulsion dans signal électrique, l'analyse du signal électrique consiste à mesurer dans le signal électrique la largeur des impulsions, le retard de synchronisation entre les chaînes vidéo étant calculé en fonction de la largeur mesurée et de la largeur des impulsions lumineuses émises. Lorsque les dispositifs d'affichage sont disposés de manière à faire coïncider les tâches résultant de la présence de la source dans le champ des caméras, et lorsqu'une impulsion lumineuse émise par la source produit deux impulsions dans le signal électrique, l'analyse du signal électrique consiste à mesurer dans le signal électrique l'écart entre deux impulsions produites par la même impulsion lumineuse, le retard de synchronisation entre les chaînes vidéo étant égal à l'écart mesuré. Avantageusement, si une impulsion lumineuse émise par la source produit deux impulsions dans signal électrique généré, le retard de synchronisation entre les chaînes vidéo est obtenu en calculant la différence entre la largeur mesurée et la largeur des impulsions lumineuses émises. De préférence, le procédé selon l'invention comprend en outre la détermination du sens du retard d'une chaîne vidéo par rapport à l'autre, en interrompant temporairement l'une des chaînes pour déterminer par quelle chaîne est transmise chaque impulsion lumineuse détectée par le détecteur. Selon un second mode de réalisation préféré de l'invention, les dispositifs d'affichage sont disposés de manière à ce que chaque chaîne vidéo affiche une tâche distincte, chacune des tâches affichées étant convertie par un détecteur photosensible respectif en un signal électrique comprenant des impulsions, l'analyse des signaux électriques générés par les détecteurs comprenant la mesure de l'écart entre les impulsions des signaux générés, produites par une même impulsion lumineuse, le retard de synchronisation entre les chaînes vidéo étant proportionnel à l'écart mesuré. Avantageusement, ce procédé comprend en outre l'introduction du retard mesuré dans chaque chaîne de traitement déterminée en avance. L'invention concerne également un système de détection et de mesure d'un retard de synchronisation entre au moins deux chaînes vidéo comprenant chacune une caméra vidéo, dont le signal de sortie est appliqué en entrée d'une chaîne de traitement vidéo, le signal issu de la chaîne de traitement étant appliqué à un dispositif d'affichage vidéo. Selon l'invention ce système comprend : - une source d'impulsions lumineuses apte produire des impulsions lumineuses de fréquence et de durée prédéterminées, disposée dans le champ des caméras de manière à produire au moins une tâche clignotante dans les images vidéo affichées par les dispositifs d'affichage vidéo, - au moins un détecteur photosensible disposé en regard de la tâche et apte à convertir en un signal électrique la tâche clignotante affichée, et, - des moyens de mesure et d'analyse pour analyser le signal électrique généré et en déduire une valeur de retard entre les deux chaînes vidéo. Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, les dispositifs d'affichage étant disposés de manière à faire coïncider les tâches résultant de la présence de la source dans le champ des caméras, ce système comprend un seul détecteur photosensible disposé en regard de la tâche. Selon un second mode de réalisation préféré de l'invention, les dispositifs d'affichage étant disposés de manière à afficher par chaîne vidéo une tâche respective résultant de la présence de la source dans le champ des caméras, ce système comprend un détecteur photosensible par chaîne vidéo, disposé en regard de chaque caméra, et produisant un signal électrique respectif, les moyens de mesure et d'analyse étant conçus pour comparer entre eux les signaux électriques générés respectivement par les détecteurs, mesurer l'écart entre des impulsions situées dans deux signaux électriques générés et produites par une même impulsion lumineuse, et déterminer des valeurs de retard en fonction des écarts mesurés. Avantageusement, ce système comprend en outre des moyens pour générer des signaux de commande de synchronisation en fonction des valeurs de retard déterminées, ces signaux de commande étant appliqués aux chaînes de traitement vidéo. Un mode de réalisation préféré de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente schématiquement un système permettant la mesure du retard entre deux chaînes vidéo, selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention ; Les figures 2a et 2b représentent des chronogrammes montrant la forme des signaux mesurés à l'aide du système représenté sur la figure 1 ; La figure 3 représente schématiquement un système permettant la mesure du retard entre deux chaînes vidéo, selon un second mode de réalisation préféré de l'invention ; La figure 4 représente des chronogrammes montrant la forme des signaux mesurés à l'aide du système représenté sur la figure 3. La figure 1 représente deux chaînes vidéo comprenant chacune une caméra vidéo 1,2, dont le signal de sortie est appliqué en entrée d'une chaîne de traitement vidéo 3,4, le signal issu de la chaîne de traitement étant appliqué à un dispositif d'affichage vidéo 5,6, tel qu'un vidéoprojecteur, ou un rétroprojecteur, projetant une image sur un écran commun 7 aux deux chaînes vidéo. Selon l'invention, le champ des deux caméras 1,2 comprend une zone commune dans laquelle on dispose un dispositif d'émission d'un signal lumineux (visible par les deux caméras), par exemple une diode électroluminescente 11, cette diode étant pilotée par un générateur d'impulsions 10 produisant des impulsions périodiques dont la largeur et la période sont de préférence réglables. Les dispositifs d'affichage vidéo 5,6 sont disposés de manière à ce que les images 7a, 7b, issues des deux chaînes vidéo et affichées sur l'écran 7 coïncident au moins dans la partie comportant une tache 12 reproduisant le signal lumineux émis par la diode 11. On place en regard de la zone de l'écran 7 où apparaît la tâche 12 un détecteur optique 8 sensible à la couleur de la tâche 12, ce détecteur étant par exemple constitué par un milliwattmètre optique ou une cellule photosensible. Les sorties respectives du détecteur 8 et du générateur d'impulsion 10 sont reliées aux voies d'entrées "voie 1", "voie 2" d'un dispositif 9 de mesure de retard, par exemple un oscilloscope à mémoire. Les chronogrammes représentés sur la figure 2a montrent, en voie 1, la forme du signal produit par le générateur 10 et émis sous la forme d'impulsions lumineuses par la diode 11, et en voie 2, le signal détecté par le détecteur 8 lorsque la désynchronisation entre les deux chaînes vidéo est relativement importante, c'est-à-dire supérieure à la largeur des impulsions émises par la diode 11. Dans ce cas, les deux chaînes vidéo produisent sur l'écran 7 respectivement deux impulsions distinctes pour chaque impulsion émise par le générateur 10. La valeur du retard de synchronisation entre les deux chaînes est alors obtenue en mesurant le temps qui s'écoule entre les flancs montants, ou descendants, de deux impulsions successives détectées par le détecteur 8. Lorsque la désynchronisation entre les deux chaînes vidéo est plus faible, c'est- à-dire inférieure à la largeur d'une impulsion émise par la diode l l, le détecteur 8 ne détecte, pour chaque impulsion émise par le générateur 10, qu'une seule impulsion formée par la combinaison des impulsions transmises par les deux chaînes vidéo. Si les deux chaînes sont parfaitement synchronisées, la largeur de l'impulsion détectée correspond à celle émise par la diode 11. Par conséquent, si les deux chaînes ne sont pas parfaitement synchronisées, la valeur du retard de synchronisation entre les deux chaînes est obtenue en retranchant la largeur des impulsions émises par le générateur 10 à la largeur des impulsions détectées par le détecteur 8, ce qui implique de connaître la largeur des impulsions émises du côté de l'affichage. Dans certains cas, il peut être possible d'obtenir deux impulsions distinctes au niveau de l'affichage en réduisant la largeur des impulsions appliquées à la diode 11. Toutefois, cette solution présente une limite. Il faut en effet tenir compte d'un éventuel effet de rémanence sur la commande de la diode 11, et également de la fréquence des images prises par les caméras 1,2 (en général 50 ou 60 Hz) : si les impulsions émises par la diode sont trop courtes, elles peuvent ne pas être détectées par les caméras et donc ne pas être affichées à l'écran 7. La largeur d'une impulsion est par exemple mesurée en mesurant le temps qui s'écoule entre le flanc montant et le flanc descendant d'une impulsion. Ensuite, pour déterminer quelle est la chaîne en retard par rapport à l'autre, il suffit d'interrompre temporairement l'une des deux chaînes, ce qui permet de visualiser sur l'oscilloscope 9 quelle est la chaîne transmettant chaque impulsion du signal appliqué en voie 2. La solution décrite en référence à la figure 1 impose que les caméras 1,2 et l'écran d'affichage 7 soient localisés au même endroit, ou alors de transmettre au dispositif de mesure 9 qui est installé sur le site d'affichage la largeur des impulsions émises par le générateur 10. Cette solution implique également qu'il soit possible de faire coïncider les tâches 12 image de la diode 11 sur les images affichées. Cette solution ne peut donc pas s'appliquer à des écrans d'affichage solides, tels que des écrans de télévision juxtaposés, sauf si l'on dispose d'un moyen permettant de mélanger les deux images avant des les afficher sur un même écran. Pour résoudre ces problèmes, la présente invention propose un second mode de réalisation, tel que représenté sur la figure 3. Cette figure représente les deux chaînes vidéo comprenant les caméras 1,2, les chaînes de traitement 3,4 et les dispositifs d'affichage 5,6, ainsi que le dispositif d'émission d'impulsions lumineuses 11 couplé au générateur d'impulsions 10. Le système de mesure selon l'invention comprend deux détecteurs optiques 27,28 placés en regard des tâches 22,23 images du dispositif d'émission d'impulsions lumineuses 11 sur les images juxtaposées 7a, 7b, affichées respectivement par les dispositifs d'affichage 5,6. Les sorties respectives des détecteurs 27,28 sont reliées aux voies d'entrées "voie 1", "voie 2" d'un dispositif29 de mesure de retard. De cette manière, le dispositif de mesure de retard 10 peut être installé sur le lieu d'affichage des images, qui peut être distinct du lieu de prise d'images, et les images affichées n'ont pas besoin d'être au moins partiellement superposées, ce qui autorise l'usage de tout type de dispositif d'affichage vidéo (vidéo-projecteur, rétroprojecteur, écrans à tube cathodique, à cristaux liquides, à plasma,...). Les chronogrammes représentés sur la figure 4 montrent en voies 1 et 2 la forme des signaux détectés respectivement par les détecteurs 27 et 28. La valeur du retard de synchronisation entre les deux chaînes est obtenue en mesurant le temps qui s'écoule entre les flancs montants, ou descendants, de deux impulsions successives détectées respectivement par les détecteurs 27 et 28. Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation représentés sur les figures 1 et 3, les deux chaînes vidéo sont ensuite synchronisées en introduisant le retard mesuré dans la chaîne de traitement la plus rapide. Cette opération peut être par exemple réalisée en ajustant le nombre d'itérations d'une boucle d'attente logicielle dans la chaîne de traitement. Dans le cas où les deux chaînes ne comportent pas d'éléments introduisant des retards aléatoires, notamment lorsque les deux chaînes sont installées sur le même site, le réglage de la synchronisation des deux chaînes peut être effectué une seule fois lors de leur installation. Par contre, si de tels éléments existent, par exemple lorsque que les deux chaînes comportent des liaisons de transmission empruntant des réseaux de transmission de données publics ou privés, la désynchronisation entre les deux chaînes est variable et nécessite d'être synchronisée en temps réel. Dans ce cas, le dispositif de mesure 29 est avantageusement conçu pour délivrer des signaux de commande de synchronisation aux deux chaînes de traitement 3,4, en fonction du retard mesuré entre ces dernières, et les chaînes de traitement 3,4 sont conçues pour recevoir de tels signaux de commande de synchronisation et pour se synchroniser sur la base de ces derniers. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection et de mesure d'un retard de synchronisation entre au moins deux chaînes vidéo comprenant chacune une caméra vidéo (1, 2), dont le signal de sortie est appliqué en entrée d'une chaîne de traitement vidéo (3,4), le signal issu de la chaîne de traitement étant appliqué à un dispositif d'affichage vidéo (5,6), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - émettre des impulsions lumineuses de fréquence et de durée prédéterminées au moyen d'une source 11 d'impulsions lumineuses disposée dans le champ des caméras (1,2), de manière à produire au moins une tâche clignotante (12 ; 22,23) dans les images vidéo affichées par les dispositifs d'affichage vidéo (5,6), - convertir en un signal électrique la tâche clignotante affichée au moyen d'un détecteur photosensible (8,27, 28) sensible à la lumière de la tâche, et disposé en regard de la tâche, et - analyser le signal électrique généré et en déduire une valeur de retard entre les deux chaînes vidéo. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs d'affichage (5,6) sont disposés de manière à faire coïncider les tâches (12) résultant de la présence de la source (11) dans le champ des caméras (1,2), et en ce que si une impulsion lumineuse émise par la source (11) produit une seule impulsion dans signal électrique, il comprend la réduction de la largeur des impulsions émises par la source lumineuse de manière à obtenir des impulsions électriques distinctes pour chaque impulsion lumineuse émise. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que si une impulsion lumineuse émise par la source (11) produit une seule impulsion dans signal électrique, l'analyse du signal électrique consiste à mesurer dans le signal électrique la largeur des impulsions, le retard de synchronisation entre les chaînes vidéo étant calculé en fonction de la largeur mesurée et de la largeur des impulsions lumineuses émises. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les dispositifs d'affichage (5,6) sont disposés de manière à faire coïncider les tâches (12) résultant de la présence de la source (11) dans le champ des caméras (1, 2), et en ce que si une impulsion lumineuse émise par la source (11) produit deux impulsions dans le signal électrique, l'analyse du signal électrique consiste à mesurer dans le signal électrique l'écart entre deux impulsions produites par la même impulsion lumineuse, le retard de synchronisation entre les chaînes vidéo étant égal à l'écart mesuré. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que si une impulsion lumineuse émise par la source (11) produit deux impulsions dans signal électrique généré, le retard de synchronisation entre les chaînes vidéo est obtenu en calculant la différence entre la largeur mesurée et la largeur des impulsions lumineuses émises. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la détermination du sens du retard d'une chaîne vidéo par rapport à l'autre, en interrompant temporairement l'une des chaînes pour déterminer par quelle chaîne est transmise chaque impulsion lumineuse détectée par le détecteur (8). 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs d'affichage (5,6) sont disposés de manière à ce que chaque chaîne vidéo affiche une tâche distincte (22,23), chacune des tâches affichées étant convertie par un détecteur photosensible (27,28) respectif en un signal électrique comprenant des impulsions, l'analyse des signaux électriques générés par les détecteurs comprenant la mesure de l'écart entre les impulsions des signaux générés, produites par une même impulsion lumineuse, le retard de synchronisation entre les chaînes vidéo étant proportionnel à l'écart mesuré. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'introduction du retard mesuré dans chaque chaîne de traitement déterminée en avance. 9. Système de détection et de mesure d'un retard de synchronisation entre au moins deux chaînes vidéo comprenant chacune une caméra vidéo (1, 2), dont le signal de sortie est appliqué en entrée d'une chaîne de traitement vidéo (3,4), le signal issu de la chaîne de traitement étant appliqué à un dispositif d'affichage vidéo (5,6), caractérisé en ce qu'il comprend : - une source (11) d'impulsions lumineuses apte produire des impulsions lumineuses de fréquence et de durée prédéterminées, disposée dans le champ des caméras (1,2) de manière à produire au moins une tâche clignotante (12 ; 22,23) dans les images vidéo affichées par les dispositifs d'affichage vidéo (5,6), - au moins un détecteur photosensible (8 ; 27,28) disposé en regard de la tâche et apte à convertir en un signal électrique la tâche clignotante affichée, et, - des moyens (9 ; 29) de mesure et d'analyse pour analyser le signal électrique généré et en déduire une valeur de retard entre les deux chaînes vidéo. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que, les dispositifs d'affichage (5,6) étant disposés de manière à faire coïncider les tâches (12) résultant de la présence de la source (11) dans le champ des caméras (1,2), il comprend un seul détecteur photosensible (8) disposé en regard de la tâche (12). 11. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que, les dispositifs d'affichage (5,6) étant disposés de manière à afficher par chaîne vidéo une tâche (22,23) respective résultant de la présence de la source (11) dans le champ des caméras (1,2), il comprend un détecteur photosensible (27,28) par chaîne vidéo, disposé en regard de chaque caméra, et produisant un signal électrique respectif, les moyens (29) de mesure et d'analyse étant conçus pour comparer entre eux les signaux électriques générés respectivement par les détecteurs, mesurer l'écart entre des impulsions situées dans deux signaux électriques générés et produites par une même impulsion lumineuse, et déterminer des valeurs de retard en fonction des écarts mesurés. 12. Système selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (29) pour générer des signaux de commande de synchronisation en fonction des valeurs de retard déterminées, ces signaux de commande étant appliqués aux chaînes de traitement vidéo (3,4).