Brevet FR2965444A1 — publié le 20120330

TRANSMISSION DE VIDEO 3D SUR UNE INFRASTRUCTURE DE TRANSPORT HISTORIQUE Domaine technique de l'invention L'invention est relative à la transmission de flux vidéo 3D sur les infrastructures de transport historiques, c'est-à-dire les infrastructures existantes prévues pour transmettre des flux vidéo haute définition 2D. État de la technique Les nouvelles normes HDMI (versions 1.4 et 1.4a), définissant une interface prévue pour transmettre un programme décodé vers un appareil de diffusion final, prévoient le transfert de flux vidéo 3D haute définition pleine résolution, c'est-à-dire le transfert de deux vues stéréoscopiques pleine résolution HD, ce qui double la bande passante de la transmission. Cette bande passante n'est pas disponible sur les infrastructures de transport actuelles (satellite, TNT, câble). En attendant des infrastructures de transport dédiées aux programmes 3D, les parties intéressées et les comités de normalisation (DVB, HDMI, MPEG) travaillent sur des solutions permettant de transmettre la vidéo 3D sur les infrastructures de transport existantes. Ces travaux sont publiés sur les sites Web de ces comités. On cherche à insérer deux vues à la place de chaque image dans le flux transporté et, moyennant des modifications mineures des équipements de réception, à reconstruire les deux vues dans un format compatible avec la norme HDMI. Etant donné que les infrastructures de transport existantes ne sont pas prévues pour cela, on doit dégrader la résolution des vues. Parmi les différents formats de transport passés en revue, on a identifié deux candidats génériques : le « dessus-dessous » (Top-and-Bottom ou TaB) et le « côte à côte » (Side-by-Side ou SbS). Chacun de ces formats génériques peut être combiné à un format 2D HD existant de type progressif, à savoir les variantes 50 Hz et 60 Hz du format 720p, et le format 1080p à 24 Hz. Aux variantes 50 et 60 Hz du format entrelacé 1080i, on combine seulement le format générique SbS. La figure la symbolise une image HD selon le format TaB. Il s'agit d'une image composite. Sa moitié supérieure est composée de la vue stéréoscopique gauche L à demi-résolution verticale, et sa moitié inférieure est composée de la vue stéréoscopique droite R, également à demi-résolution verticale. La figure 1 b symbolise une image HD, également composite, selon le format SbS. La moitié gauche de l'image composite est composée de la vue stéréoscopique gauche L à demi-résolution horizontale, et la moitié droite de l'image composite est composée de la vue stéréoscopique droite R, également à demi-résolution horizontale. Les figures 2a à 2c illustrent des matrices de décimation proposées pour diminuer la résolution des images stéréoscopiques afin de pouvoir les transporter selon le format TaB ou SbS. Les matrices complémentaires de la figure 2a permettent de conserver une ligne sur deux pour créer une image de format TaB (figure 1 a). La matrice supérieure conserve les lignes impaires, et la matrice inférieure conserve les lignes paires. Les matrices complémentaires de la figure 213 permettent de conserver une colonne sur deux pour créer une image de format SbS (figure lb). La matrice supérieure conserve les colonnes impaires, et la matrice inférieure conserve les colonnes paires. Les matrices de la figure 2c, dites matrices quinconce ou échiquier, permettent de conserver un pixel sur deux par ligne et par colonne. Dans la matrice supérieure, on part d'un pixel conservé au coin supérieur gauche. La matrice inférieure définit la décimation complémentaire. Les pixels conservés par l'application de ces matrices sont compactés par lignes pour le format TaB, ou bien compactés par colonnes pour le format SbS. Aucun consensus n'a été atteint à la date de dépôt de la présente demande sur le choix des matrices de décimation. Le groupement CableLabs est le premier à proposer un choix dans le document OpenCable Specifications, Content 3o Encoding Profiles 3.0 Specification, C-SP-CEP3.0-101-100827, section 10.2, alinéa 6, publié sur leur site Web le 27 août 2010. II propose d'utiliser la même matrice pour toutes les images, plus précisément l'une des matrices de la figure 2a. La figure 3 représente schématiquement un exemple de chaîne de réception d'images composites TaB. Les images composites 10 parviennent à la fréquence de rafraîchissement, par exemple 60 Hz, sur un interpolateur vertical 12 qui complète l'image à demi-résolution gauche L de l'image composite par les lignes manquantes, puis fait de même avec l'image à demi-résolution droite R. L'interpolateur travaille à deux fois la fréquence de rafraîchissement (120 Hz) et fournit à cette fréquence les deux images HD pleine résolution gauche et droite obtenues à un circuit de transmission HDMI 14. Le circuit 14 assemble les images gauche et droite en une image 16 de double résolution, par exemple de double hauteur, et la transmet à la fréquence de rafraîchissement initiale (60 Hz) vers un afficheur 3D. Pour traiter des images composites SbS, l'interpolateur 12 serait remplacé par un interpolateur horizontal, complétant les images à demi-résolution par les colonnes manquantes. On remarquera que ces techniques de transmission provoquent une division par 2 de la résolution spatiale des vues stéréoscopiques. Résumé de l'invention On a donc besoin d'une solution permettant d'améliorer la résolution spatiale des vues stéréoscopiques transportées sur une infrastructure historique. On tend à satisfaire ce besoin en prévoyant un procédé de transmission de deux couples consécutifs d'images comprenant les étapes suivantes : décimer chaque image avec un rapport 2 ; assembler les deux images décimées de chaque couple en une image composite ; transmettre les images composites ; et reconstruire des images complètes à partir des images composites. Dans la décimation, on conserve, du point de vue spatial, dans les images du deuxième couple, les informations supprimées des images du premier couple, et on reconstruit les images complètes par un traitement de désentrelacement à partir des images composites. Selon un mode de mise en ceuvre, les informations supprimées par décimation 30 de la première image d'un couple sont conservées, du point de vue spatial, dans la deuxième image du couple. Selon un mode de mise en oeuvre, la décimation supprime les lignes d'une première parité dans la première image d'un premier des deux couples ; les lignes d'une deuxième parité dans la deuxième image du premier couple ; les lignes de la deuxième parité dans la première image du deuxième couple ; et les lignes de la première parité dans la deuxième image du deuxième couple. Selon un mode de mise en oeuvre, les deux images d'un couple sont des vues stéréoscopiques. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la 10 description qui va suivre de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés à l'aide des dessins annexés, dans lesquels : les figures 1 a et 1 b, précédemment décrites, illustrent deux formats d'image proposées pour transporter des images stéréoscopiques sur les 15 infrastructures historiques ; les figures 2a à 2c illustrent des matrices de décimation proposées pour réduire la résolution spatiale des images stéréoscopiques à transporter selon les formats des figures la et lb ; la figure 3, précédemment décrite, représente une chaîne de traitement, 20 à la réception, d'images transportées selon le format de la figure la ; les figures 4a à 4d représentent des combinaisons particulières des parités des lignes ou des colonnes utilisées dans deux images composites consécutives, qui permettront, avec un traitement adéquat, d'augmenter sensiblement la résolution spatiale ; et 25 la figure 5 représente schématiquement une chaîne de traitement destinée à exploiter les images composites des figures 4a et 4b. Description d'un mode de réalisation préféré de l'invention Afin d'augmenter la résolution spatiale d'images qu'on a dû décimer, notamment pour les transporter sur une infrastructure historique, on propose 30 d'utiliser les techniques du désentrelacement plutôt que les techniques d'interpolation spatiale. En effet, les techniques de désentrelacement permettent, à partir de deux trames consécutives, de récupérer des informations spatiales du fait que les lignes manquant dans une trame se retrouvent dans la trame suivante, décalées temporellement. Pour cela, il convient que des images composites consécutives, même si elles 5 proviennent de la décimation d'images progressives, soient conformes à un flux vidéo entrelacé. Les figures 4a à 4d illustrent des combinaisons de parités possibles des lignes ou des colonnes dans les formats d'image composite précédemment proposés, permettant de reproduire un flux vidéo entrelacé. Les combinaisons de parités 10 affectent deux images composites consécutives qui deviennent de ce fait deux trames consécutives d'un flux entrelacé. La figure 4a illustre deux images composites TaB consécutives, conformées en deux trames consécutives. La moitié supérieure de la première trame (à droite) contient les lignes impaires (suffixe « 1 ») de la première vue gauche L 15 correspondante. La moitié inférieure de cette trame contient les lignes paires (suffixe « 0 ») de la première vue droite R correspondante. La deuxième trame (à gauche), construite par décimation d'un deuxième couple de vues stéréoscopiques, contient les lignes manquantes, du point de vue spatial, dans la première trame. En d'autres termes, la moitié supérieure de la 20 trame contient les lignes paires (suffixe « 0 ») de la deuxième vue gauche L. La moitié inférieure de la trame contient les lignes impaires (suffixe « 1 ») de la deuxième vue droite R. La figure 4b correspond à une variante de la figure 4a. Au lieu d'utiliser des parités différentes dans les moitiés supérieure et inférieure de chaque trame, on 25 utilisé la même parité. Ainsi, la première trame contient les lignes impaires du premier couple de vues gauche et droite, et la deuxième trame contient les lignes paires du deuxième couple de vues gauche et droite. La figure 4c illustre la combinaison de parités de la figure 4a appliquée à des images composites SbS. En d'autres termes, la moitié gauche de la première 30 trame contient les colonnes impaires de la première vue gauche ; la moitié droite de la première trame contient les colonnes paires de le première vue droite ; la moitié gauche de la deuxième trame contient les colonnes paires de la deuxième vue gauche ; et la moitié droite de la deuxième trame contient les colonnes impaires de la deuxième vue droite. La figure 4d illustre la combinaison de parités de la figure 4b appliquée à des images composites SbS. En d'autres termes, la première trame contient les colonnes impaires du premier couple de vues gauche et droite, et la deuxième trame contient les colonnes paires du deuxième couple de vues gauche et droite. Pour des flux formatés selon les figures 4a et 4b, on utilisera un désentrelacement vertical, du type utilisé pour les flux entrelacés classiques. pour des flux formatés selon les figures 4c et 4d, on opérera un désentrelacement horizontal. Il suffit pour cela de transposer les techniques du désentrelacement vertical. Les principes du désentrelacement peuvent s'appliquer également si on utilise les matrices de décimation quinconce (figure 2c). Des vues décimées à l'aide de ces matrices peuvent être transportées selon l'un quelconque des formats TaB et SbS, selon la direction de compactage des pixels. Les parités 1 et 0 utilisées dans les figures 4a à 4d identifient alors respectivement les première et deuxième matrices de la figure 2c. On pourra opérer sur les trames ainsi constituées un désentrelacement « diagonal ». Bien entendu, on dispose des variantes de parité complémentaire à chacune des figures 4a à 4d. La figure 5 représente schématiquement une chaîne de traitement d'un flux vidéo entrelacé pouvant convenir au traitement d'un flux entrelacé selon les formats des figures 4a et 4b. On trouve une telle chaîne de traitement dans des équipements de réception HD classiques, notamment pour traiter le format 1080i. Selon ce format, chaque trame contient 540 lignes et la parité des lignes alterne d'une trame à la suivante. Les trames 10', représentées selon le format de la figure 4a, arrivent à une fréquence de 60 Hz, par exemple, sur un circuit de désentrelacement vertical 18. Ce circuit procède au désentrelacement sur deux trames consécutives, par exemple (le nombre de trames sur lequel le désentrelacement est opéré, et donc le nombre de trames que le circuit 18 doit stocker à l'avance, dépend de la technique utilisée). Parmi les techniques de désentrelacement utilisables, on peut citer le télécinéma inverse (« reverse film mode » en anglais) utilisant une détection des techniques de télécinéma (« film mode detection »), le désentrelacement adaptatif au mouvement (« motion adaptive deinterlacing »), et le désentrelacement à compensation de mouvement (« motion compensated deinterlacing »). Le désentrelacement est opéré d'abord sur les moitiés supérieures des trames consécutives, par exemple, pour produire une image progressive gauche pleine résolution, et ensuite sur les moitiés inférieures des trames consécutives pour produire une image progressive droite pleine résolution. Ces deux images pleine résolution sont produites à deux fois la io fréquence de rafraîchissement, ici à 120 Hz. Comme à la figure 3, ces images sont ensuite traitées par un circuit de transmission HDMI 16. Le circuit de désentrelacement 18 est classiquement prévu pour traiter des trames de 540 lignes au plus, pour produire des images progressives de 1080 lignes à la cadence de la fréquence de rafraîchissement, ici 60 Hz. Pour traiter 15 des trames selon les figure 4a et 4b, il doit traiter des trames de 720 lignes et produire des images au double de la fréquence. II doit en outre être configuré pour produire une image pleine résolution à partir de chaque moitié des trames qu'il reçoit. En fait, ces détails de fonctionnement pourront la plupart du temps être réglés de manière logicielle, par une mise à jour du micrologiciel des 20 équipements existants destinés à la réception de vidéo HD 2D. Ainsi, cette solution, avec les formats de trame des figures 4a et 4b, permet de transmettre des programmes 3D HD, d'une finesse intermédiaire entre la pleine résolution et la demi-résolution, sur les infrastructures de transport existantes, et de recevoir ces programmes à l'aide d'équipements de réception existants 25 (grâce à une mise à jour de micrologiciel dans un grand nombre de cas). Les équipements d'affichage seront bien entendu spécifiques à la vidéo 3D. Pour traiter des trames selon les formats des figures 4c et 4d, le circuit 18 serait conçu pour opérer un désentrelacement horizontal. Cela n'est pas plus complexe qu'un désentrelacement vertical, mais il est probable que les 3o équipements de réception existants ne soient pas capables de le faire par une simple mise à jour de micrologiciel. Les formats des figures 4c et 4d seront en particulier utilisés pour transporter un flux vidéo 3D dans le format 1080i SbS. Dans ce cas, le circuit 18 procède à un désentrelacement horizontal pour reconstituer les vues gauche et droite en pleine résolution horizontale au format 1080i. Eventuellement le circuit 18 procède simultanément à un désentrelacement vertical classique pour obtenir un format 1080p. Le désentrelacement vertical peut aussi être laissé à un circuit de désentrelacement classique souvent prévu en aval de l'interface HDMI, par exemple dans un téléviseur. Pour traiter des trames où la décimation a été faite en utilisant les matrices quinconce de la figure 2c, le circuit 18 serait conçu pour opérer un désentrelacement diagonal. Parmi les formats des figures 4a à 4d, on préfèrera les formats des figures 4a et 4c, c'est-à-dire où les parités des informations des vues gauche et droite d'une trame sont opposées. Cela permet, lorsque les vues gauche et droite correspondant à une trame sont corrélées spatialement, de construire une image pleine résolution exacte en combinant les lignes impaires de la vue gauche et les lignes paires de la vue droite (ou inversement).15 REVENDICATIONS1. Procédé de transmission de deux couples consécutifs d'images comprenant les étapes suivantes : - décimer chaque image (L, R) avec un rapport 2 ; - assembler les deux images décimées (L1, RO) de chaque couple en une image composite (10') ; - transmettre les images composites ; et - reconstruire des images complètes (16) à partir des images composites ; caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - dans la décimation, conserver, du point de vue spatial, dans les images du deuxième couple les informations supprimées des images du premier couple ; - reconstruire les images complètes par un traitement de désentrelacement (18) à partir des images composites. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les informations supprimées par décimation de la première image (L1) d'un couple sont conservées, du point de vue spatial, dans la deuxième image (RO) du couple. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la décimation : - supprime les lignes d'une première parité (0) dans la première image (L) d'un premier des deux couples ; - supprime les lignes d'une deuxième parité (1) dans la deuxième image (R) du premier couple ; - supprime les lignes de la deuxième parité (1) dans la première image (L) du deuxième couple ; et - supprime les lignes de la première parité (0) dans la deuxième image (R) du deuxième couple. 9 4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les deux images d'un couple sont des vues stéréoscopiques.