FR 2628923 A2 19890922 FR 8803365 A 19880316 ( RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication 2 628 923 là n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE DE* LAPYRIDS L N d'enregistrement national: 88 03365 PARIS Int Cl4: H 04 N 13/04. DEMANDE DE CERTIFICAT D'ADDITION A2 A UN BREVET D'INVENTION ) Date de dépôt: 16 mars 1988. ( Demandeur(s): CAHEN Olivier. - FR. ) Priorité: @ Inventeur(s): Olivier Cahen. ( Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " no 38 du 22 septembre 1989. ( Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: 2e addition au brevet 87 06499 pris le 7 mai 1987. ( Titulaire(s) G Mandataire(s): Cabinet Armengaud Aîné. Processeur de présentation stéréoscopique d'images vidéo. ( Dispositif pour l'observation d'images vidéo stéréoscopi- ques, transmises ou enregistrées selon la technique des vues 36 40 37 44 59 32 33 alternées, et présentées au moyen de commutateurs électro- r --.-..... optiques, à la fréquence double de la réception, Des variantes mettent en ceuvre le principe en utilisant aussi d'autres moyens techniques connus. en particulier des mé- -. moires organisées en mots ne contenant qu'une ou deux composantes du signal vidéo. Le sous-ensemble 9 des circuits d'interpolation ne comporte alors qu'un ou deux interpolateurs 43, 44, et au moins un ' I l - circuit de commutation 59 distribuant le signal vers les trois I voies de sortie des convertisseurs 31 à 33. L'invention est applicable aux téléviseurs. 3 3 31 9 N 3O e0 N addition, n' 87 16002 déposée le 19 11 8?. La demande principale concerne un processeur dont l'objet est de permettre, par une interpolation dissymétrique des données en tempe réel, une observation confortable, exempte de distorsions spatio-temporelles, d'images video stéréoscopiques, transmises ou enregistrées selon la technique des vues alternées, et présentées au moyen de commutateurs électro-optiques, à la fréquence double de la réception. La première addition concerne des variantes d'organisation des mémoires (11) à (14) et de leurs circuits d'interface désignés comme "multiplexeurs", de structure des interpolateurs, et des circuits de commande de ces interpolateurs en vue de l'observation, par le même * équipement, de programmes sans relief. Un premier objet de la présente addition est l'adaptation du dispositif à d'autres organisations des données dans les mémoires. Un deuxième objet de la présente addition est un dispositif d'interpolation entre lignes successives, permettant une meilleure présentation sans relief des programmes diffusés en relief. Un autre objet de la présente addition est la combinaison de certains moyens exposés dans la demande principale et la première addition avec d'autres moyens techniques connus pour réaliser des interpolations temporelles plus précises. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci- après de divers exemples de réalisation, et des figures annexées, o: la figure 1 représente, sous forme schématique, les principaux éléments de l'ensemble du téléviseur comprenant l'invention; les figures 2, 3, 4, 5 représentent, sous forme schématique, les principaux éléments du sousensemble (9) des circuits qui reçoivent les données lues en mémoire pour les traiter jusqu'à leur transformation en signaux analogiques de commande du tube cathodique, selon plusieurs variantes comprises dans l'invention; la figure 6 représente, sous forme schématique, un sous- ensemble (100) à insérer entes l'un des bus (36) ou (37) et un interpolateur (43) pour amélioreer les images pour le spectateur qui désire observer sans relief un programme diffusé en relief. -2- La figure 7 représente, soUS forme schématique, un exemple de réalisation d'une variante d'interpolateur, plus performant au cas o sont disponibles des données concernant les mouvements dans l'image. Les figures 8 et 9 représentent, sous forme schématique, deux exemples de réalisation d'un dispositif par lequel, en fonction du résultat donné par un détecteur de mouvement, un commutateur modifie la. réponse d'un filtre pour atténuer le dédoublement des images des bords des objets en mouvement, effet néfaste de l'interpolation, sans toutefois dégrader la netteté des bords des objets immobiles. La réalisation du processeur avait été décrite dans la demande principale et dans la première addition selon l'hypothèse que chaque point de l'image est défini par trois composantes (rouge, vert, bleu, ou luminance et deux différences de couleur) et que chacune de ces trois composantes, relatives à un même point de l'image, est mise en mémoire, puis lue et acheminée par les bus de lecture (36) et (37), puis traitée par les interpolateurs, simultanément. D'autres organisations des mémoires peuvent être retenues; l'application du principe de l'invention dans le cas de telles organisations des mémoires implique d'autres structures, décrites ci- dessous, des circuits d'interpolation. La figure 1 rappelle les principaux éléments du téléviseur comprenant l'invention. On y retrouve: - rassemblés en un sous-ensemble (8), les circuits de réception, de démodulation et de numérisation du signal video reçu; - les sous-ensembles (11), (12), (13), (14) de mémoire; - le sousensemble (41) des générateurs de synchronisation; - le tube cathodique ou écran de visualisation (34); - rassemblés en sous-ensemble (9), les circuits qui transforment les données lues en mémoire pour compenser les distorsions spatlo- temporelles, et qui incluent notamment les interpolateurs (43) à (45) et les convertisseurs numérique-analogique (31) à (33). La présente addition a plus précisément pour objet des variantes de la structure de ce sous-ensemble (9), en particulier dans les hypothèses o seulement une, ou deux, des composantes du signal video, et non trois, sont simultanément conservées dans chacun des mots des mémoires (11), (12), (13),' (14) et transmises par les bus (36) et (37). - 3 La figure 2 montre un exemple de réalisation du sous-ensemble (9.) selon l'invention, dans l'hypothèse o le signal reçu et mis en mémoire est constitué de deux composantes simultanées: d'une part le signal de luminance, d'autre part un signal unique de chrominance; représentant alternativement des différences de couleur bleue et rouge. Il y est mentionné pour mémoire le processeur (39) défini dans la demande principale, qui comprend le générateur de synchronisation (41) et les interpolateurs (43) à (45), mais pas les convertisseurs (31) à (33). Dans le cas ici décrit, le sous-ensemble (9) ne comporte que deux interpolateurs (43) et (44), qui sont respectivement reliés, en amont, aux huit premiers et aux huit derniers conducteurs de chacun des bus de données lues (36) et (37). Le signal de luminance issu de l'interpolateur (44) est directement transmis à l'entrée du convertisseur (33). Le signal de chrominance alterné, à la sortie de l'interpolateur (43), est adressé alternativement, au moyen d'un circuit de commutation (59>, commandé par un signal de synchronisation émis parle générateur (41), et agissant simultanément sur tous les conducteurs du bus de sortie de cet interpolateur, aux deux convertisseurs (31) et (32). Le convertisseur (33) établit, comme dans la demande principale, le signal de luminance Y dirigé vers la commande du tube cathodique (34). Les convertisseurs (31) et (32) établissent de méme les signaux de chrominance Q1 et Q2 pour la commande du tube cathodique (34). La figure 3 montre un autre exemple de réalisation du même sous- ensemble (9). Les signaux numériques interpolés, à la sortie des interpolateurs (43) et (44), sont directement transmis aux convertisseurs numérique-analogique (31) et (33). Un circuit de commutation analogique (78) distribue alternativement le signal analogique issu du convertisseur (31) vers les deux voies Q1 et Q2 de sortie des signaux de chrominance. La figure 4 représente un exemple de réalisation du sous-ensemble (9) dans l'hypothèse o la mémoire est organisée en mots de huit bits, qui ne contiennent qu'une composante du signal; celui-ci représente alors alternativement la luminance et la chrominance, celle-ci étant composée alternativement des différences de couleur en rouge et en bleu. Le sous-ensemble (9) comporte alors un seul interpolateur (43), à la sortie duquel un circuit de commutation numérique (80) répartit alternativement, soit le signal de luminance vers le convertisseur (33), soit les signaux alternés de chrominance vers le deuxième commutateur numérique (59). Celui-ci a le même rôle que ci-dessus selon la figure 2. uoT;Tppu aaiTmaad vI suvp Togp ipT;Tld"Ts ane:çvodJaeuT, anb ed4 ameiu ap '(601) ina;elgodia;uT un - !snssfp-To asoXo el assao suus agda;a (90T) a>Tomip vl ap saTvd sassaepu saelns - Sú (901) >aTOmêp el ap saTEdurT sassaipw sael ns - (Loi) aiToom vl ap saeTud sassapu sael ins - (c0O) açToEui ul ap seaTgdmT sassaap seal ans - :euSTI ad auSTI '(9g) snq np sanSax saiuuop sal uuea;ssaeeoonsassaapv Tnb '(OIT) sazTom9m ap Jnalgj;uoo un - ú !Z ajn2; vl f puodsa.uoo Tnb esq; odXq,1 suvp sapuooasouvu LT aldiaxa d;Tos '( snq sael ns saguuop sap einoael ap epoTiad gl ap T gTom vl ? inaIàguT sgoou,p sdma; ap a 'eegvmT,p sauSTI xnap anod a:uvsTi;ns 9;Tovdgo ep eunovqo a qo-aTo, ammoo nuuoo edú% np '(90!) %a (L01) saTomm xnep - :aT;ogp u oTs al oas aajodwoo (001) alqmasua-snos al aauTomm usa;uamv, 1nuTs sanl oepTa IvuSTs np sa;uesodmoo ap enb (001)> salqmasua-snos sao ap snld sTo;; xnep sjole a;odmoo inassaoo.d al.(g) ( -_ _- - 5 - Les bornes de commande de cet interpolateur (109) sont alimentées, par des moyens non originaux donc non décrits, de sorte qu'il n'interpole les données lues dans les mémoires (107) et (108) que lors de la lecture des lignes impaires. Lors de la lecture des lignes paires, l'interpolateur (109) transmet vers l'interpolateur (43) alternativement les données provenant de la mémoire (107) et de la mémoire (108). Ainsi une ligne sur deux sur l'écran est obtenue par interpolation entre deux lignes superposées, et l'image a un aspect plus continu. Un autre objet de la présente addition concerne des moyens pour réaliser des interpolateurs plus performants que ceux qui ont été décrits dans la demande principale. Le principe de la compensation des distorsions spatio-temporelles, qui fait l'objet de la demande principale et de ses additions, consiste à présenter des trames interpolées entre deux trames successivement reçues I ( x, y, t) et I ( x, y, t + T), o T représente l'intervalle de temps qui sépare deux trames du même côté successivement reçues, soit 40 millisecondes selon les normes européennes. Les trames présentées sur l'écran sont définies, selon le principe de l'invention, comme I ( x, y, t + K T), o la valeur du coefficient K varie d'une trame à l'autre, ces valeurs étant différentes pour les vues de gauche et de droite. Les valeurs du paramètre K sont liées à celles des deux signaux de commande C2 et C3 des interpolateurs, puisque ces signaux de commande sont définis précisément pour permettre aux interpolateurs d'effectuer l'opération définie ci-dessus: K = (C2 / 2) + (C3 / 4) Les moyens décrits dans la demande principale, dans la première addition et ci-dessus, permettent une estimation des trames à présenter, selon l'équation suivante: I (x, y, t + K T) = ( 1 - K) I ( x, y, t) + K I ( x, y, t + T. Les moyens déjà décrits permettent effectivement de calculer chaque trame en temps réel, avec les valeurs de K choisies pour chaque trame selon les règles décrite précédemment. Mais ainsi les trames sont toujours calculées selon les équations ci-dessus, par interpolation entre points de même position dans des trames successives du même côté. -6- La variante décrite ci-dessous permet, avec des coefficients.K définis de la même manière, de calculer chaque trame par l'équation I ( x, y, t + K T) = I ( x + K P, y, t) o P désigne la valeur choisie pour approcher au mieux l'expression I ( x + P, y, t) = I (x, y, t + T). La variable P représente la composante horizontale du mouvement des objets voisins de la position ( x, y) entre les deux trames définies aux instants t et t + T. De nombreuses études ont été consacrées à l'extraction des données concernant le mouvement entre deux trames successives. Ces études ont donné lieu à publication de divers schémas de "détecteurs de mouvement". Le détecteur de mouvement ici utilisé sera supposé faire partie de techniques connues et ne sera donc pas décrit en détail. Seuls seront décrits les moyens par lesquels il est i-accordé à l'invention. La figujre 7 montre comment un détecteur de mouvement (111) est incorporé dans le processeur selon l'invention. Le détecteur de mouvement (111) reçoit des signaux acheminés simultanément par les bus de données lues (36) et (37). En général, il n'utilise que les bits de poids fort des signaux de luminance. Le détecteur (111) délivre en temps réel un signal numérique représentant la valeur de la variable P définie par les équations ci-dessus. Ce signal est introduit à l'une des bornes d'entrée d'un multiplieur numérique (112) qui reçoit sur son autre entrée le signal numérique représentant le coefficient K, périodique selon un cycle de quatre trames, défini à partir des signaux de commande C2 et C3. Le résultat R du multiplieur (112), qui représente le retard à donner aux signaux reçus par le bus (37), est introduit sur des registres à décalage à retard variable (113). Chacun de ces registres (113) est substitué, dans le sous-ensemble (9), à l'un des interpolateurs (43), (44), (45). Le processeur comporte, comme ci-dessus, autant de registres (113) que de composantes du signal video enregistrées en un même mot des mémoires (11), (12), (13), (14). Le registre (113) est à retard variable du fait qu'il comporte plusieurs entrées (114), plusieurs sorties (115) ou à la fois plusieurs entrées et plusieurs sorties, commutées selon le même signal de commande R émis par le multiplieur (112). Ce registre traite en parallèle tous les bits de chaque signal de luminance ou de chrominance, comme le faisaient les interpolateurs (43), (44), (45). -7 Le signal de sortie du registre (113), accessible sur la borne active de sortie (115) choisie selon la valeur de R, est transmise, soit- A l'un des convertisseurs numérique-analogique, (33) par exemple, soit à un des commutateurs (59) ou Le sous-ensemble (9) peut comporter aussi des filtres numériques & coefficients variables en fonction de la différence entre les intensités des signaux présents sur les trames successives, ou du coefficient P délivré par un détecteur de mouvement, de telle sorte que les signaux soient plus fortement lissés en cas de mouvement plus rapide. La figure 8 montre ainsi, sous forme schématique, un exemple de réalisation d'un tel dispositif. Le détecteur de mouvement, dans ce cas plus simplifié, comporte deux registres à décalage (116) et (117), chacun traitant en parallèle les quatre bits de poids fort du signal de luminance. Le registre (116) est parcouru par les signaux issus du bus (36), le registre (117) par ceux du bus (37). Le détecteur de mouvement comporte aussi un corrélateur (118), circuit logique combinatoire selon des techniques supposées connues, qui a pour objet de déterminer si les deux séquences de valeurs présentes simultanément dans les registres (116) et (117) sont, ou non, semblables avec un décalage qui n'excède pas un nombre donné d'éléments. Par exemple, pour vérifier un décalage à deux éléments près, le corrélateur examine les signaux présents sur une case sur deux de ces registres; pour vérifier un décalage à quatre éléments près, il traite les signaux d'une case sur quatre. Un tel détecteur de mouvement est insuffisant pour calculer le paramètre P défini précédemment, mais acceptable pour définir si ce paramètre P est inférieur ou non, au voisinage d'un point donné de l'image, à un seuil donné. Le signal de sortie du détecteur, éventuellement composé de plusieurs informations en parallèle, signifiant les résultats de comparaison du décalage avec plusieurs seuils donnés, commande un commutateur (119) qui aiguille vers le convertisseur numérique-analogique correspondant (33) le signal délivré par l'interpolateur correspondant (4S) et corrigé par des filtres numériques (120), (121), ou (122). Ces filtres numériques ont une fonction de filtres passe-bas, dont l'effet est de lisser les valeurs représentant les points successifs de la ligne représentée dans l'image. Ils peuvent être réalisés selon toute technique connue. D'autre dispositions des filtres, par exemple en aval du commutateur, peuvent être choisies. -- 8 -- La figure 9 représente un dispositif analogue à celui de la figure 8, mais dans lequel les filtres numériques sont remplacés par des filtres analogiques (123), (124), (125), constitués par exemple chacun d'une résistance, d'un condensateur et d'un étage d'amplification et de découplage. Dans ce cas, le commutateur (119) et ses filtres sont placés en aval du convertisseur numérique-analogique (33). Des filtres du même type sont insérés aussi sur le parcours des signaux de chrominance, ou des composantes de couleurs. Ils sont commandés, dans cet exemple de réalisation, par le même signal défini par la corrélation sur le signal de luminance. Le principe du dispositif est le même que selon la figure 8: le filtrage appliqué au signal interpolé est fonction des réponses du détecteur de mouvement. Par exemple, le dispositif n'introduit pas de filtrage pour les régions de l'image reconnues comme à peu près immobiles, filtrage à assez large bande pour des objets peu mobiles, filtrage à bande étroite pour des objets non reconnus comme semblables entre les deux trames successives. Le système de filtres décrit ci-dessus peut aussi fonctionner sans le détecteur de mouvement, dans le cas o des informations de mouvement sont transmises en même temps que l'image, par des procédés connus comme par exemple le système ANTIOPE de transmission de signaux numériques pendant les suppressions de tête de trame, ou le système D2-XAC qui laisse de la place pour quelques octets par ligne dans le canal réservé au son numérique et à diverses données. Le sous-ensemble (9) peut comporter en outre des éléments connus et de ce fait non décrits, comme par exemple des filtres, des circuits de correction de "gamma", ainsi que des mélangeurs numériques ou analogiques qui établissent, à partir des signaux de luminance et de chrominance, les signaux correspondant aux trois couleurs bleu, rouge, vert, etc. Dans ce dernier cas, les voies de sortie du sous-ensemble (9) conduisent les signaux de commande B, R, V du tube cathodique, et non les signaux Y, Q1, Q2 comme il est indiqué, à titre d'exemple, sur les figures. REVEND I C A T I 0 N S 1 Dispositif d'amélioration des images video en relief: * conforme aux revendications 1 et 2 de la demande principale n' 87 06499 déposée le 7 mai 1987; * utilisé dans les hypothèses suivantes: les signaux représentant les images viennent d'une transmission sur un canal normal de télévision ou d'un enregistrement video normal; - les vues respectives de gauche et de droite proviennent des trames respectivement d'ordre pair et impair reçues de la transmission ou de l'enregistrement; ces vues de gauche et de droite sont présentées à chacun des yeux du spectateur au moyen de commutateurs électromécaniques ou électro-optiques fonctionnant à la fréquence double, c'est à dire présentant deux trames pendant la durée d'une seule; * dont l'objet est d'éliminer une "distorsion spatio-temporelle" par laquelle, du fait des conditions ci-dessus, à tout mouvement latéral d'un objet correspond un décalage indésirable et gênant des positions relatives de ses images gauche et droite; caractérisé en ce qu'il comporte un sous-ensemble (9) de circuits par lequel les données lues simultanément dans les sous- ensembles de mémoire (11i) et (13), ou (12) et (14), et acheminées respectivement par les ensembles (36) et (37) de conducteurs, sont interpolées en temps réel de manière différente selon qu'il s'agit de données représentant les vues de gauche et de droite, puis converties en données analogiques. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractéris en ce que ce sous- ensemble (9) comporte autant d'interpolateurs (43) à (45) que de composantes du signal video acheminées simultanément par les ensembles de conducteurs (36) et (37). 3 Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractéris en ce que le sous-ensemble (9) comporte des moyens de commutation (59), (78), (80) ou trois voies de sortie des signaux de luminance et de chrominance. eapTdv snld se e2imFT,l ep %uTod eo ep eSvuTsToA nu nuamaAnom el' anb ea; oag snld %u;ng,p aumssed epduq aun oeweAî 'ju;T Ios '50 t );e 5z (911) saelsT.9a seo ep unoîqo ep saeSîe sjeATp ep uueumAod xnvuBTs sep egJue,p seumoq ses ans %uiAeoa. '(9g11) eJToWuTqmoo enbT2ol TnolTo un %e (/ snq seal Id ueuxeAT;oadsaj sTmsusei xnîugçs ep seaassaoons sanetlA s.neTsntd I[ ualnmnoog Tnb 'alIlazd ue XnnituSTs saneTsnld ae%îax% %uvAnod unowqo '(/IT) e e aToumg ap sFno1ço sep ' ) - 01 - úZ68Z9Z 1/4 11 36 38 40 37 13 12 8 41 9 14 34 Figure 1 36 40 37 44 59 32 33 I / 39 41 43 31 9 figure 2 2/4 y Figure 3 9 43 44 31 33 78 X!l I. y Figure 4 9 43 80 59 32 31 33 Figure 5 t-- - -- -- 9 43 31 87 78 3 / 4 3/4 I, 11in l Iau str _fi l--- 36 37 100 110107108 109100 43 Figure 6 36 37 111 P 112 K R 113 114 115 33 Figure 7 4/4 36 37 120 121 122 119 33 117. Figure 8 36 37 33 119 123 124 125 y 116. _ / 117 -.--lllll Figure 9