Brevet FR2925813A1 — publié le 20090626

PROCEDE D'AFFICHAGE D'IMAGE VIDEO POUR REDUIRE LES EFFETS DE FLOU ET DE DOUBLE CONTOUR ET DISPOSITIF METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé d'affichage d'image vidéo visant à réduire les effets de flou et de contours multiples lorsque la fréquence d'affichage des images est augmentée. L'invention s'applique plus particulièrement aux dispositifs d'affichage dans lesquels la lumière émise est étalée dans le temps comme pour les écrans à cristaux liquides (ou LCD pour Liquid Crystal Display en langue anglaise), les écrans plasma, les écrans utilisant la technologie DLP (pour Digital light processing en langue anglaise) ou les écrans à tube cathodique 100 Hz. Arrière-plan technoloqique de l'invention Actuellement, les techniques d'affichage développées pour les nouveaux types d'écran sont optimisées pour réduire voire supprimer le papillottement ou "flicker" en langue anglaise. Le concept du "100 Hz" ou doublement de la fréquence de balayage est d'abord apparu dans les écrans à tube cathodique puis les moniteurs ou écrans à cristaux liquides sont devenus la référence en matière d'écrans d'ordinateur en raison de la quasi-absence de papillottement due à leur mode d'adressage de type maintien. Les écrans plasma actuels avec adressage par modulation temporelle et répétition d'image ont, pour l'oeil humain, un comportement proche de celui des écrans à tube cathodique 100Hz. Toutes ces techniques d'affichage ont permis de réduire le papillotement au détriment du rendu des scènes animées. Il existe bien des techniques de compensation de mouvement mais celles ci ne sont que rarement utilisées dans les écrans de télévision, et leur précision n'est pas toujours suffisante pour en apprécier l'impact sur les images affichées. Par ailleurs, pour les écrans LCD, une réduction de leur temps de réponse est trop souvent supposée être la solution pour améliorer la qualité des images animées et pourtant, même avec un temps de réponse nul, l'écran LCD continue à produire un effet de flou sur les objets en mouvement en raison du mode d'adressage de type maintien. Un effet de contours multiples peut apparaître également lorsque la fréquence de rafraichissement est augmentée, par exemple un double contour apparaît sur les objets lorsque la fréquence de rafraichissement de l'écran est de 100 Hz. Tous ces effets de papillotement, de flou et de contours multiples sont décrits de manière plus détaillée dans les paragraphes qui suivent. L'effet de papillottement, et plus particulièrement l'effet de papillotement large zone ou "large area flicker" en langue anglaise, est liée à la fréquence de rafraichissement et/ou au mode d'adressage de l'écran. La limite de perception du papillotement large zone par l'oeil humain est environ de 60 Hz. Si la fréquence de rafraichissement est supérieure à cette limite, l'effet de papillotement n'est pas ou peu perçu par l'oeil humain quel que soit le type d'adressage. De même, lorsque l'adressage est de type maintien (comme les LCD), l'effet de papillottement n'est pas perçu. Les écrans LCD classiques (adressage 50 ou 60 Hz) n'introduisent donc pas d'effet de papillottement mais introduisent un effet de flou lorsque les images comportent des mouvements. Dans les écrans de type impulsionnel (comme les écrans à tube cathodique et les écrans plasma où la lumière est concentrée principalement sur une portion réduite de la période trame), l'effet de papilottement existe seulement si la fréquence de rafraichissement est inférieure à 60 Hz. Le doublement de la fréquence de rafraichissement (100 Hz ou 120 Hz) supprime cet effet mais introduit des contours multiples sur les objets en mouvement dans les images comme cela est illustré plus loin. L'effet de flou apparaît généralement sur les transitions en mouvement dans l'image. La figure 1 illustre cet effet sur une transition entre une zone grise et une zone noire dans une image affichée par un écran LCD (adressage de type maintien). La partie gauche de la figure 1 illustre le cas où la transition est statique sur plusieurs trames vidéo successives et la partie droite illustre le cas où la transition se déplace vers la droite. Dans ces deux parties d'image, l'axe horizontal représente l'espace et l'axe vertical représente le temps. Comme on peut le voir sur la partie gauche de la figure, en l'absence de mouvement, il n'y a pas de flou et la transition perçue par l'oeil est nette. Dans la partie droite de la figure, en présence d'un mouvement, l'oeil suit le mouvement et intègre la lumière dans la direction du mouvement. Un effet de flou apparaît alors sur la transition. Enfin, l'effet dit de contours multiples a les mêmes causes que l'effet de flou. Toutefois, celui-ci n'apparaît que sur des objets fins en mouvement tels que du texte. Comme indiqué précédemment, cet effet apparaît lorsque la fréquence de rafraîchissement est multipliée par n, n étant supérieur ou égal à 2. La figure 2 illustre cet effet pour une image affichant le mot "Thomson" en gris sur un fond noir. La fréquence de rafraichissement de l'écran affichant ce texte est doublée. La partie gauche de la figure 2 illustre le cas où le texte est statique sur plusieurs trames vidéo successives et la partie droite illustre le cas où le texte se déplace vers la droite. Dans ces deux parties d'image, l'axe horizontal représente l'espace et l'axe vertical représente le temps. Comme le montre la partie gauche de la figure, en l'absence de mouvement, il n'y a pas de contours doubles. Comme le montre la partie droite de la figure, en présence d'un mouvement, l'oeil suit le mouvement et intègre la lumière dans la direction du mouvement. Un effet de contours doubles apparaît sur le mot "Thomson". Pour réduire ces effets de flou et de contours multiples, il est connu d'employer une compensation de mouvement. Cette technique consiste à modifier le contenu vidéo, par exemple pour une image vidéo 100Hz sur deux, en fonction du mouvement détecté. Cette technique est illustrée par la figure 3 pour un écran de type impulsionnel. La figure 3 montre une transition entre une zone grise et une zone noire dans une image. La partie gauche de la figure 3 illustre le cas où la transition se déplace vers la droite sans compensation de mouvement et la partie droite illustre le cas où la transition se déplace vers la droite avec compensation de mouvement effectuée dans une image 100 Hz sur deux. Dans les deux parties de la figure, l'axe horizontal représente l'espace et l'axe vertical représente le temps. Comme le montre la partie gauche de la figure, en l'absence de compensation, il y a du flou au niveau de la transition perçue par l'oeil. De même, un effet de double contour apparaît lorsque du texte est affiché. Comme le montre la partie droite de la figure, en présence de compensation, l'effet de flou disparaît. Il en est de même pour les doubles contours. Résumé de l'invention La présente invention concerne un procédé destiné à réduire les effets de flou et de double contour n'utilisant pas de compensation de mouvement. La présente invention concerne un procédé d'affichage d'au moins une image vidéo source d'une séquence vidéo, une fréquence d'affichage source étant associée à l'image vidéo source. Le procédé comprend les étapes suivantes: - estimer le mouvement de pixels de l'image vidéo source, - reproduire n fois l'image vidéo source de manière à générer n images vidéo reproduites, n étant un entier supérieur ou égal à 2, - modifier les' n images vidéo reproduites de manière à générer, pour au moins un pixel de l'image vidéo source ayant une amplitude de mouvement non nulle, une dissymétrie entre le niveau vidéo de ce pixel dans au moins une première image vidéo reproduite et le niveau vidéo de ce pixel dans au moins une deuxième image vidéo reproduite, le niveau vidéo moyen de ce pixel dans les n images vidéo reproduites étant sensiblement égal au niveau vidéo de ce pixel dans l'image vidéo source, et la dissymétrie générée entre le niveau vidéo de ce pixel dans la première image vidéo reproduite et le niveau vidéo de ce pixel dans la deuxième image vidéo reproduite dépendant du niveau vidéo de ce pixel dans l'image vidéo source et du mouvement estimé pour le pixel considéré, et - afficher les n images vidéo reproduites avec une fréquence d'affichage égale à n fois la fréquence d'affichage associée à l'image vidéo source. Selon un mode de réalisation particulier, pour générer, pour au moins un pixel de l'image vidéo source ayant une amplitude de mouvement non nulle, une dissymétrie entre le niveau vidéo de ce pixel dans au moins une première image vidéo reproduite et le niveau vidéo de ce pixel dans au moins une deuxième image vidéo reproduite, on définit un paramètre de dissymétrie pour ce pixel à partir du module de l'amplitude du mouvement estimé pour ce pixel et on modifie le niveau vidéo de ce pixel dans lesdites première et deuxième images vidéo reproduites en se basant sur le paramètre de dissymétrie calculé. Avantageusement, pour un pixel donné, la dissymétrie augmente à mesure que le module de l'amplitude du mouvement estimé pour le pixel augmente. 30 La présente invention concerne également un dispositif d'affichage d'au moins une image vidéo source d'une séquence vidéo, une fréquence d'affichage source étant associée à l'image vidéo source. Le dispositif comprend: 35 -un estimateur de mouvement pour estimer le mouvement de pixels de ladite image vidéo source, - un circuit de reproduction et de traitement pour reproduire n fois l'image vidéo source de manière à générer n images vidéo reproduites, n étant un entier supérieur ou égal à 2 et pour modifier les n images vidéo reproduites de manière à générer, pour au moins un pixel de l'image vidéo source ayant une amplitude de mouvement non nulle, une dissymétrie entre le niveau vidéo de ce pixel dans au moins une première image vidéo reproduite et le niveau vidéo de ce pixel dans au moins une deuxième image vidéo reproduite, le niveau vidéo moyen de ce pixel dans les n images vidéo reproduites étant sensiblement égal au niveau vidéo dudit pixel dans l'image vidéo source, et la dissymétrie générée entre le niveau vidéo de ce pixel dans la première image vidéo reproduite et le niveau vidéo de ce pixel dans la deuxième image vidéo reproduite dépendant du niveau vidéo de ce pixel dans l'image vidéo source et du mouvement estimé pour le pixel considéré, et - un afficheur pour afficher les n images vidéo reproduites avec une fréquence d'affichage égale à n fois la fréquence d'affichage associée à l'image vidéo source. Selon un mode de réalisation spécifique, le circuit de reproduction et de traitement comprend un circuit de calcul pour calculer un paramètre de dissymétrie pour le pixel considéré à partir du module de l'amplitude du mouvement estimé pour ce pixel, le niveau vidéo dudit pixel dans les première et deuxième images vidéo reproduites étant ensuite modifié par le circuit de reproduction et de traitement en se basant sur le paramètre de dissymétrie calculé. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 illustre l'effet de flou généré dans une image vidéo comportant une transition entre deux niveaux vidéo différents ; - la figure 2 illustre l'effet de contour double généré dans une image vidéo comportant du texte et affiché avec une fréquence de rafraichissement double ; - la figure 3 illustre une technique connue de compensation de mouvement pour réduire les effets de flou et de contours multiples; - la figure 4 est un organigramme illustrant les étapes du procédé de l'invention destinées à créer une dissymétrie de niveau vidéo ; - la figure 5 montre une fonction de calcul d'un paramètre de dissymétrie employé dans le procédé de la figure 4; - la figure 6 illustre les résultats du procédé de l'invention en termes de contours multiples et de flou ; et - la figure 7 représente le schéma d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé de la figure 4. La figure 4 illustre un procédé conforme à l'invention et destiné à réduire les effets de flou et de contours multiples. Le procédé est appliqué à une séquence d'images vidéo source reçue à une fréquence image prédéterminée, classiquement 50 Hz ou 60 Hz. Selon une première étape, référencée 410, une amplitude de mouvement A est estimée pour au moins un pixel d'une image vidéo source. Cette estimation de mouvement est réalisée à partir de l'image vidéo courante et d'images vidéo précédentes et/ou suivantes de la séquence. Ce calcul est effectué par un algorithme d'estimation de mouvement bien connu de l'homme du métier, par un exemple un algorithme d'estimation par mise en correspondance de blocs d'image ou un algorithme de type pixel récursif. Selon une étape suivante référencée 420, l'image vidéo source est reproduite n fois de manière à générer n images vidéo reproduites, n étant supérieur ou égal à 2. La fréquence de rafraichissement qui sera utilisée pour afficher ces images reproduites sera également augmentée n fois. Pour un affichage avec une fréquence de rafraîchissement égale au double de la fréquence image des images vidéo source, on génère deux images vidéo dont le contenu est identique à celui de l'image vidéo source. Ces images sont ensuite appelées images vidéo reproduites. Selon une étape 430, on génère à partir du module de l'amplitude de mouvement A calculée à l'étape 410 pour un pixel donné de l'image vidéo courante, un paramètre de dissymétrie, noté a, pour ledit pixel. Ce paramètre est par exemple égal à n-1 si le module de l'amplitude de mouvement A est nulle ou très faible. Un exemple de fonction de calcul du paramètre a est illustré par la figure 5. Dans cette figure, la fonction de calcul est la suivante: - si A 3alorsa=nû1 - si3 8alors a=0 Dans le cas où on reproduit deux images vidéo à partir de chaque image vidéo source (n=2), a varie entre 0 et 1. De manière plus générale, dans le cas où on reproduit n images vidéo à partir de chaque image vidéo source, a varie entre 0 et n-1. Selon une étape 440, le paramètre de dissymétrie a défini à l'étape 430 est utilisé pour modifier le niveau vidéo du pixel considéré dans les n images vidéo reproduites. Le niveau vidéo du pixel est modifié différemment dans les images vidéo reproduites pour créer une dissymétrie de niveau vidéo entre les images reproduites. Dans le cas où n=3, on procède de la manière suivante. X désigne le niveau vidéo du pixel considéré dans l'image source vidéo et X, et X2 désigne respectivement les niveaux vidéo du pixel considéré dans les première et deuxième images vidéo reproduites modifiées. Les niveaux vidéo X, et X2 sont calculés de la manière suivante : si (2-a)X X2 = (2 ù a). X sinon X2=255 et X1=2X-255 On crée ainsi une dissymétrie égale à (2-2a)X entre les deux images vidéo reproduites. Dans le cas où n=3, on procède de la manière suivante. X désigne le niveau vidéo du pixel considéré dans l'image source vidéo et X,, X2 et X3 désigne respectivement les niveaux vidéo du pixel considéré dans les première, deuxième et troisième images vidéo reproduites modifiées. Les niveaux vidéo X,, X2 et X3 sont calculés da la manière suivante : si (3-a)X X2 = X X3 =(3ùa).X sinon X3=255 et X'= 3'X2 -255 et si (2-a)X' X2 = (2 ùa). X' sinon X, = 2 . X'ù255 X2 = 255 D'une manière plus générale (n quelconque supérieur ou égal à 2), on procède de la manière suivante. X désigne le niveau vidéo du pixel considéré dans l'image source vidéo et X; désigne le niveau vidéo du pixel considéré dans la i1ème image vidéo reproduite modifiée. Les niveaux vidéo X, à Xn sont calculés de la manière suivante : si (n-a)X sinon Xn=255 et X'= n . X ù 255 et nù1 si (n-1-a)X' sinon Xn_1=255 et X"= (n -1). X'ù255 et nù2 si (n-2-a)X" 255, le niveau vidéo X2 du pixel dans la deuxième image vidéo reproduite modifiée est alors pris égal à 255 et le niveau vidéo X, du pixel dans la première image vidéo reproduite modifiée est alors pris égal à 2x224 -255=193. 35 Exemple 3 Un pixel ayant un niveau vidéo X égal à 195 se déplace de 10 pixels par période image. On produit 3 images vidéo par image source (n=2). On a alors a=0. Comme (3-a).195>255 et que 2X'= 330>255, le niveau vidéo X3 du pixel dans la troisième image vidéo reproduite modifiée est alors pris égal à 255, le niveau vidéo X2 du pixel dans la deuxième image vidéo reproduite modifiée est également pris égal à 255 et le niveau vidéo X, du pixel dans la première image vidéo reproduite modifiée est pris égal à 330-255=75. Dans le procédé et les exemples décrits précédemment, la lumière produite par le pixel est concentrée sur la dernière image vidéo reproduite (nième image vidéo reproduite dans le domaine temporel) et sur ses voisines. Bien entendu, on peut prévoir de concentrer cette lumière sur la première image reproduite et ses voisines ou bien sur une image intermédiaire et ses voisines. De même, le paramètre de symétrie a donné en exemple diminue au fur et à mesure que le module de l'amplitude du mouvement A augmente. Bien entendu, on pourrait choisir un tout autre paramètre. La principale condition est que, à niveau vidéo constant, la dissymétrie augmente au fur et à mesure que le module de l'amplitude de mouvement augmente. La figure 7 illustre un dispositif 700 apte à mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Le dispositif 700 reçoit les images vidéo source. Il comprend un estimateur de mouvement 710 pour estimer l'amplitude de mouvement A des pixels d'une image vidéo source. Cette estimation de mouvement est réalisée à partir de l'image vidéo courante et d'images vidéo précédentes et/ou suivantes de la séquence. Cet estimateur met en oeuvre par exemple un algorithme d'estimation par mise en correspondance de blocs d'image ou un algorithme de type pixel récursif. L'estimateur de mouvement peut éventuellement être couplé à un circuit de détection de zones statiques qui a l'avantage de détecter, de manière plus fiable qu'un estimateur de mouvement, les zones statiques dans l'image vidéo source. Dans ces zones, aucune dissymétrie ne sera générée entre les différentes images vidéo reproduites. Le dispositif 700 comprend également un circuit 720 de calcul du paramètre de dissymétrie a défini précédemment à l'étape 430 du procédé de l'invention. Ce paramètre est calculé pour chaque pixel de l'image vidéo source. Il est défini à partir de l'amplitude de mouvement A estimé pour le pixel considéré. Ce paramètre est calculé comme indiqué à la figure 5. Le dispositif 700 comprend également un circuit 730 apte à reproduire n fois l'image vidéo source en entrée du dispositif de manière à générer n images vidéo reproduites, n étant supérieur ou égal à 2. La fréquence de rafraichissement qui sera utilisée pour afficher ces images reproduites sera également augmentée n fois. Le circuit 730 modifie également le niveau vidéo du pixel considéré dans les n images vidéo reproduites en fonction du paramètre de dissymétrie a calculé par le circuit 720 pour le pixel considéré de manière à créer une dissymétrie de niveau vidéo entre les images reproduites comme décrit précédemment à l'étape 440. Les n images reproduites modifiées par le circuit 730 sont ensuite affichées par un afficheur 740 à une fréquence de rafraichissement égale à n fois la fréquence image de l'image vidéo source. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment. En particulier, l'homme du métier pourra employer une fonction de calcul du paramètre de dissymétrie a différente de celle présentée à la figure 5. Il pourra notamment faire varier la pente de la fonction. Il pourra également employer plus d'un paramètre de dissymétrie et/ou modifier les formules de calcul des niveaux vidéo X; dans les images vidéo reproduites. REVENDICATIONS 1. Procédé d'affichage d'au moins une image vidéo source d'une séquence vidéo, une fréquence d'affichage source étant associée à ladite image vidéo source, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: -estimer (410) le mouvement de pixels de ladite image vidéo source, -reproduire (420) n fois ladite image vidéo source de manière à générer n images vidéo reproduites, n étant un entier supérieur ou égal à 2, -modifier (430, 440) lesdites n images vidéo reproduites de manière à générer, pour au moins un pixel de l'image vidéo source ayant une amplitude de mouvement non nulle, une dissymétrie entre le niveau vidéo dudit pixel dans au moins une première image vidéo reproduite et le niveau vidéo dudit pixel dans au moins une deuxième image vidéo reproduite, le niveau vidéo moyen dudit pixel dans les n images vidéo reproduites étant sensiblement égal au niveau vidéo dudit pixel dans l'image vidéo source, et la dissymétrie générée entre le niveau vidéo dudit pixel dans ladite au moins une première image vidéo reproduite et le niveau vidéo dudit pixel dans ladite au moins une deuxième image vidéo reproduite dépendant du niveau vidéo dudit pixel dans l'image vidéo source et du mouvement estimé pour ledit pixel, et - afficher (450) lesdites n images vidéo reproduites avec une fréquence d'affichage égale à n fois la fréquence d'affichage associée à l'image vidéo source. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pour générer, pour au moins un pixel de l'image vidéo source ayant une amplitude de mouvement non nulle, une dissymétrie entre le niveau vidéo dudit pixel dans au moins une première image vidéo reproduite et le niveau vidéo dudit pixel dans au moins une deuxième image vidéo reproduite, on définit (430) un paramètre de dissymétrie (a) pour ledit pixel à partir du module de l'amplitude du mouvement estimé pour ledit pixel et on modifie (440) le niveau vidéo dudit pixel dans lesdites première et deuxième images vidéo reproduites en se basant sur ledit paramètre de dissymétrie (a).35 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, pour un pixel donné, la dissymétrie augmente à mesure que le module de l'amplitude du mouvement estimé pour ledit pixel augmente. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la fréquence d'affichage source associée à l'image vidéo source est 50 Hz et les images vidéo reproduites sont affichées à une fréquence égale à 100 Hz, n étant alors égal à 2. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la fréquence d'affichage source associée à l'image vidéo source est 60 Hz et les images vidéo reproduites sont affichées à une fréquence égale à 120 Hz, n étant alors égal à 2. 6. Dispositif d'affichage d'au moins une image vidéo source d'une séquence vidéo, une fréquence d'affichage source étant associée à ladite image vidéo source, caractérisé en ce qu'il comprend: - un estimateur de mouvement (710) pour estimer le mouvement de pixels de ladite image vidéo source, - un circuit de reproduction et de traitement (720,730) pour reproduire n fois ladite image vidéo source de manière à générer n images vidéo reproduites, n étant un entier supérieur ou égal à 2 et pour modifier lesdites n images vidéo reproduites de manière à générer, pour au moins un pixel de l'image vidéo source ayant une amplitude de mouvement non nulle, une dissymétrie entre le niveau vidéo dudit pixel dans au moins une première image vidéo reproduite et le niveau vidéo dudit pixel dans au moins une deuxième image vidéo reproduite, le niveau vidéo moyen dudit pixel dans les n images vidéo reproduites étant sensiblement égal au niveau vidéo dudit pixel dans l'image vidéo source, et la dissymétrie générée entre le niveau vidéo dudit pixel dans ladite au moins une première image vidéo reproduite et le niveau vidéo dudit pixel dans ladite au moins une deuxième image vidéo reproduite dépendant du niveau vidéo dudit pixel dans l'image vidéo source et du mouvement estimé pour ledit pixel, et - un afficheur pour afficher lesdites n images vidéo reproduites avec une 35 fréquence d'affichage égale à n fois la fréquence d'affichage associée à l'image vidéo source. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le circuit de reproduction et de traitement (720,730) comprend un circuit de calcul (720) pour calculer un paramètre de dissymétrie (a) pour ledit pixel à partir du module de l'amplitude du mouvement estimé pour ledit pixel, le niveau vidéo dudit pixel dans lesdites première et deuxième images vidéo reproduites étant ensuite modifié par le circuit de reproduction et de traitement en se basant sur ledit paramètre de dissymétrie (a).10