FR2633135A1 - Decodeur pour recepteur de programmes de television haute definition diffuses sur canal etroit - Google Patents

Abstract

Le décodeur, utilisable notamment pour recevoir des émissions de type HD-MAC, comprend des moyens pour convertir les blocs d'image transmis avec l'une des structures d'échantillonnage dans une autre structure de façon à disposer de l'ensemble des points nécessaires avant conversion ramenant l'ensemble de l'image à l'état de la première structure. Les opérations sont les mêmes quelle que soit la voie utilisée mais une interpolation est effectuée en parallèle suivant les modes correspondant aux différentes voies. Le récepteur comporte également des moyens pour traiter directement par échantillonnage les blocs transmis conformément à l'autre structure et effectuer une interpolation suivant le mode correspondant. Une image complète haute définition est reconstituée par mélange final des résultats obtenus.

Description

Décodeur eour récepteur de programmes de télévision haute définition diffusés sur canal étroit
L'invention concerne la diffusion de programmes de télévision fournissant une image à haute définition, typiquement à 1250 lignes, sur des canaux de diffusion ayant une largeur insuffisante pour transmettre intégralement tous les pixels de toutes les trames vidéo successives. Cette situation impose des techniques de traitement d'image réduisant le volume d'information à transmettre.En général, ces techniques de traitement d'images comprennent un sous-echantillonnage spatiotemporel et une compensation demouvements impliquant le calcul d'un champ de vecteurs de - mouvement lors de l'analyse de l'image avant diffusion, la transmission de données d'assistance contenant ce champ de vecteurs lors de la diffusion et enfin, lors du décodage dans un récepteur destiné à fournir une image haute définition, I'utilisation des données d'assistance pour reconstituer les images à forte activité temporelle. L'encombrement de ces données d'assistance ne dépasse pas 42 lignes par image.

Il est important que les programmes de télévision à haute définition, dits "TVHD", puissent, au moins pendant une période transitoire, être reçus par des récepteurs existants et être transmis.sur des canaux plus étroits que ceux qui sont théoriquement nécessaires.

Bien que ce problème soit de nature générale, il sera surtout fait référence dans ce qui suit à la diffusion de programmes de télévision par le système ED-AC défini par le projet européen EUREKA EU95. La transmission d'une image haute définition à 1250 lignes de 440 points exigerait, lorsqu'elle est effectuée à l'aide d'un multiplex en bande de base de données numériques et d'un multiplex de signaux analogiques de chrominance et de luminance, une largeur de bande très supérieure à celle offerte par les canaux de diffusion à partir de satellites.Pour réduire le débit d'informations nécessaires, il est prévu de faire appel
- pour les images à faible activité temporelle, à un sous-échantillonnage temporel étalant les informations spatiales d'une même image analysée (image source) sur plusieurs trames de transmission successives
- pour les images à forte activité temporelle, à un traitement non linéaire du signal, par compensation de mouvements qui conduit à ne plus respecter l'analyse à 50 Hz des images source et impliqu-e l'utilisation de données d'assistance transmises pour que le décodeur HD puisse reconstruire l'image.

Pour assurer une quantification fine de la révolution spatiale d'une image, 'on fait appel à des structures de sous-échantillonnage de diverses natures, qui ne sont pas toujours superposables spatialement ou temporellement.

On citera pour information deux types de structures de sous-échantillonnage utilisées en HD-MAC, sur des images à 1250 lignes avec entrelacement sur deux trames
Une première structure S1, qu'on appellera de type 1, est montrée en Figure 1. Il s'agit d'une structure quinconce ligne sur quatre trames. Les échantillons x, o, y et a correspondent respectivement à quatre trames successives TI, T2, T3, T4 (les lettres majuscules correspondnt aux trames d'analyse et de restitution d'image, les minuscules aux trames de transmission).

Ce sous-échantillonnage diminue la quantité d'informations à transmettre, d'un facteur 2, en abandonnant un point sur deux de la structure orthogonale de base pour ne retenir qu'une structure quinconce.

Cette structure est utilisée dans les zones à faible activité temporelle sur l'image (c'est-à-dire où les modifications sont faibles d'une image à la suivante) et dans les zones à forte activité temporelle, suivant.les modes qu'on appellera plus loin 1 et 3.

Dans le premier cas, on utilise la redondance temporelle de l'image fixe pour étaler sur-deux images de transmission les informations de l'image HD.

Dans le second cas, on sous-échantillonne à nouveau spatialement l'image pour respecter l'analyse temporelle à 50 Hz de l'image en mouvement, ce qui entraîne évidemment une limitation de la résolution spatiale de l'image en mouvement, révélée par la Figure 2.

Des techniques de brassage, purement spatiales, rendent possible de diffuser l'ensemble des lignes d'une image haute définition avec un balayage à nombre de lignes plus réduit.

Dans le cas de la Figure 1, il s'agit d'un brassage vertical dit "réarrangement" ou "shuffling".

Une seconde structure 52, qu'on appellera de type 2, est montrée en Figure 3 Elle est utilisée pour une activité temporelle intermédiaire ou encore pour des traitements non-linéaires, tels que la compensation de mouvement par un procédé qui peut être celui décrit dans la demande de brevet français déposée le 16 juin 1988 par les demandeurs, pour "Procédé et installation de diffusion de programmes de télévision haute définition compatible". Cette structure, montrée en Figure 3, est en quinconce lignes sur les trames impaires. La trains mission se fait par étalement temporel de la trame HD impair sur deux trames de transmission, suivant la méthode dite "à saut de trame", dont on pourra trouver une description par exemple dans la demande de brevet français déjà mentionnée.Dans les zones fixes (partie gauche de la Figure), on utilise la redondance temporelle, qui est suffisante pour éviter que l'image ne présente des saccades. Dans les zones mobiles (partie droite de la Figure 3), on recherche essentiellement un bon rendu des mouvements.

Pour faciliter la compréhension, la Figure 4 donne un schéma de codage et de décodage HD. L'image source 10 est soumise à un traitement linéaire de préfiltrage en 20 qui sera seul appliqué dans le cas d'une image à faible activité temporelle. Parallèlement, l'image est soumise à estimation de mouvements en 22 et à une opération de traitement non linéaire de compensation de mouvements en 24. Un bloc 26 de souséchantillonnage adaptatif détermine a posteriori, par comparaison des images fournies par les deux voies qui y aboutissent avec l'image d'origine, laquelle des deux sorties doit être émise.Parallèlement, un bloc 27 d'information sur l'activité spatio-temporelle incorpore aux données d'assistance DA la valeur des vecteurs mouvement nécessaires à la reconstruction ainsi qu'une information de commutation indiquant la nature du traitement (linéaire ou non linéaire) retenu.

Le récepteur reçoit donc non seulement les trames de transmission, mais aussi une information de commutation indiquant quelle voie de traitement a été utilisée lors du codage ainsi que la valeur du vecteur mouvement en chaque point traité selon la voie ayant donné lieu à compensation. Le décodage haute définition est effectué en 16 et la visualisation s'effectue en 18 sur un écran.

L'invention vise à fournir un décodeur mettant en oeuvre une technique d'interpolation adaptative aux structures de sous-échantillonnage utilisées, réalisant un compromis optimum entre la qualité de l'image RD reconstituée et la complexité de réalisation matérielle du décodeur.

Elle vise de plus à fournir un décodeur dont la structure est suffisamment souple pour anticiper les versions ultérieures de codagéHD-MAC,
L'invention est notamment utilisable dans le cas où la diffusion s'effectue avec une chaîne de codage à quatre. voies, correspondant à des classes différentes d'activité temporelle
- Voie 1 : faible activité temporelle,
- Voie 2 : moyenne activité temporelle (par exemple correspondant à un mouvement entre -1 et 2 pixels par image),
- Voie 3 : forte activité temporelle,
- Voie 4 : forte activité temporelle, comme dans le cas de la voie 3, avec- compensation de mouvement par le procédé ci-dessus défini, faisant appel au vecteur mouvement.

Dans les voies 1 ét 3, les échantillons de 125Q lignes utiles sont soumis-à brassage par "réarrangement" ou "shuffling" avant d'étre acheminés dans le canal à 625 lignes/seconde. Dans la seconde voie, les échantillons transmis ne sont représentatifs que de 625 lignes et il n'est pas nécessaire de faire appel au brassage. La voie 4 utilise la même structure d'échan tillonnage que la voie 2 ave les techniques de compensation de mouvement. Pour plus de simplicité, on parlera essentiellement par la suite des voies 1 à 3.

Etant donné les différences de structure de sous-échantillonnage entre les voies, deux problèmes se posent aux frontières des -blocs entre lesquels est subdivisée l'image, chaque bloc correspondant à une classe d'activité temporelle et à une voie de traitement.

1, L'interpolation ne peut se faire selon un modèle unique. En effet, l'interpolation selon un mode donné ne peut se faire aux frontières du bloc à reconstruire, puisque manquent dans un bloc adjacent, traité selon un mode différent, des échantillons en phase avec la structure de base du bloc considéré.

2. Il n'y a pas d'injectivité entre les échantillons filtrés et les échantillons à transmettre, le réarrangement étant utilisé uniquement pour certains modes d'échantillonnage. il se pose en conséquence des problèmes d'ambiguités dans le décodeur.

Le problème de reconstruction aux frontières apparait par exemple sur la Figure 5, où l'interpolation entre les deux tracés d'interpolation fait apparaitre des ambiguités.

On a déjà tenté de résoudre le problème d'ambiguité en adoptant des formes de bloc rectangulaires plutôt qu'en losange, avec une taille minimale de 16 lignes par 8 points d'image HD.

Mais cette approche ne résoud en rien le premier problème, qui constitue pourtant la principale difficulté pour la reconstruction. il est nécessaire de réaliser des conversions de structures d'echantillonnage pour fournir, aux interpolateurs, des échantillons correctement placés les uns par rapport aux autres, sauf si on admet l'alourdissement que constitue l'utilisation de filtres interpolateurs répondant aux différents cas de figure ou de moyens de calcul des échantillons manquants. Pour résoudre le problème, l'invention propose un traitement de différentes voies d'interpolation qu'on peut qualifier de "semi-cascadé" par opposition aux structures entièrement cascadées et aux structures parallèles.Le qualificatif "semi-cascadé" désigne un traitement séquentiel des différentes structures d'interpolation intervenant en parallèle et en évitant un traitement des voies typiquement HD-MAC associees à une même structure d'échantillonnage.

De façon plus précise, le décodeur comporte
- des moyens pour convertir les blocs d'image transmis avec une structure d'un premier type (structure
S2 par exemple) dans l'autre structure (structure 51 par exemple) de façon à disposer de l'ensemble des points nécessaires avant conversion ramenant lrensemble de l'image à l'état de la première structure, les opérations correspondantes étant les mêmes quelle que soit la voie uti-lisée, puis traitement d'interpolation effectué~ en parallèle suivant les modes correspondant aux diffe- rentes voies,
- des moyens pour traiter directemcnt par échantillonnage les blocs transmis conformément à ladite autre structure et effectuer une interpolation suivant le mode correspondant à la voie,
- et des moyens de mélange des résultats obtenus pour reconstituer une image complète haute définition.

On voit qu'en décomposant l'interpolation en deux phases successives
- on reconstruit d'abord les zones traitées selon les. modes 2 et 4, correspondant d-la structure d'échantillonnage 2,
- puis on reconstruit les zones traitées selon les modes 1 et 3, correspondant à la structure d'échantillonnage 1.

Le premier résultat est utilisé pour calculer les échantillons de type 1 manquants et on opère une conversion de structure 1 vers 2 pour- effectuer la première interpolation. On peut encore dire qu'on effectue successivement les opérations de reconstitution de structure de toute l'image par
- reconstruction des -blocs manquants de la structure 2,
- à partir de la structure 2, reconstitution par interpolation. pour obtenir la voie ou les voies correspondant à la structure 2,
- reconstitution de la structure 1 et interpolation pour constituer en totalité la. voie 1 en même temps.

Les branches de décodage associées à une même structure d'échantillonnage sont traitées en parallèle, tandis que les différentes structures d'échantillonnage sont traitées séquentiellement, justifiant ainsi le qualificatif "semi-cascadé".

.Comme on l'a précédemment indiqué, les deux structures d'échantillonnage, c'est-à-dire le type 1 relatif aux modes 1 et 3 (activité temporelle faible ou forte) et le type 2 activité temporelle moyenne et compensation de mouvement) ne sont superposables ni spatialement, ni temporellement. La Figure 6 montre l'impossibilité de superposer spatialement une structure quinconce (correspondant uniquement au point O) et une structure quinconce de ligne stable sur quatre trames, dite "QLNS". La Figure 7 montre de son côté le défaut de cohérence temporelle, les notations x et y désignant la direction ligne et la direction trame. Dans un cas, les structures sont en quinconce sur l'image, dans l'autre, sur la trame.Temporellement, l'une des structures est échantillonnée à 50 Hz alors que l'autre est échantillonnée à 25 Hz . l'invention permet de rendre indépendante la gestion des différents interpolateurs nécessaires et de ne rendre adaptatives que les commutations entre résultats finaux ou intermédiaires.

Les n p-ost-filtres interpolateurs sont appliqués à des images HD entières avant d'effectuer le mélange final des n images qui en résultent. De même, à un niveau d'analyse plus amont dans le décodeur, les conversions entre structures s'effectuent sur la totalité des trames video transmises, ou encore sur les trames haute définition entières. Seul le multiplexage des trames initiales transmises et des trames à structure convertie, ce qu'on peut appeler le "rafraîchissement", s'effectue selon un processus adaptatif à l'information de DA (ou encore au mode d'interpolation choisi). Par commodité, on parlera cependant par la suite de décodeur a interpolation adaptative".

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
---la Figure 1, déjà mentionnée, montre l'application de la technique de réarrangement à une image à 1152 lignes utiles par image
- la Figure 2, où-les notations x,.y, o et a ont le même sens que sur la Figure 1, montre deux-modes de sous-échantillonnage à analyse temporelle à 50 Hz de l'image en mouvement, pour transmission sur canal étroit
- la Figure 3 montre des structures quinconce sur 1250 lignes, utilisables pour la transmission de blocs d'images sans activité témpo-relle et à activité temporelle
- la Figure 4 est un schéma fonctionnel d'une chaine de codage et d'une chaine de décodage HD-MAC
- la Figure 5 est un schéma montrant les difficultés de reconstruction aux frontières entre blocs échantillonnés de façon différente
- les Figures 6 et 7 sont des schémas destinés à montrer le défaut de concordance spatiale et temporelle entre les diverses structures d'échantillonnage
- la Figure 8 comporte deux schémas-permettant de comparer les trames transmises et les repositionnements haute définition nécessaires
- la Figure 9 est un schéma montrant la conversion des blocs transmis en structure 52 en blocs suivant la structure 51, par calcul de points intermédiaires par interpolation horizontale ;;
- la Figure 10 'est un schéma montrant comment s'effectue la remise à jour de la structure S1 dans les blocs originalement transmis en structure S2, en multimode
- la Figure 11, similaire à la Figure 9, montre comment s'effectue la conversion en structure S2 des blocs transmis en structure Si
- la Figure 12, similaire à la Figure 10, montre comment s'effectue la remise à jour de la structure S2, par remplacement de points d'origine
- la Figure 13 montre l'interpolation selon la structure S2, pour supprimer les effets de bord, dans une trame impaire haute définition, en voie 2
- la Figure 14 est un schéma montrant comment s'effectue l'échantillonnage suivant la structure 51 à partir d'une trame impaire dans laquelle des points supplémentaires w ont été insérés par interpolation, cet échantillonnage s'effectuant par prélèvement des échantillons w
- les Figures 15 et 16, similaires aux Figures 12 et 13, montrent comment s'effectue la remise à jour de la structure S2 et l'interpolation selon la structure S2
- la Figure 17 est un synoptique montrant la constitution de principe du décodeur
- les Figures ISA et 18b sont des synoptiques montrant, respectivement, comment se fait la conversion de la structure de type 2 à la structure de type 1, pour chaque bloc transmis en structure de type 2 et la répartition des échantillons au cours de la conversion du type 2 vers le type 1 et la conversion de la structure de type 1 (quinconce ligne sur quatre trames avec réarrangement) en structure de type 2 (quinconce ligne avec saut de trame) pour les blocs transmis en structure de type 2 dans le cas de la voie 1
- la Figure 20 montre la répartition des échantillons lors de la conversion de type 1 en type 2, dans le cas de la voie 1,
- les Figures 21 et 22, similaires aux Figures 19 et 20, correspondent au cas de la conversion de type 1 vers le type 2 dans la voie 3
- la Figure 23 est un synoptique montrant la génération de la trame de type 2
- la Figure 24 est un synoptique montrant comment s'effectue l'interpolation de type avec souséchantillonnage de type 1.

On décrira tout d'abord, en faisant référence aux Figures 8 à 16, le synoptique de fonctionnement du décodeur.

Comme on l'a déjà indiqué, l'invention implique de décomposer les post-traitements en deux phases, correspondant aux deux structures S1 et 52 de souséchantillonnage utilisées
Phase 1 : interpolation selon la structure de type 2
Phase 2 : interpolation selon la structure de type 1.

Enfin, les résultats sont mélangés
Phase 3 : mélange final.

Chacune des deux premières phases se décompose à son tour en deux tâches qui sont exécutées séquentiellement
- échantillonnage selon la trame T2 (ou T1)
- interpolation globale I2 (ou 11).

La partie haute de la Figure 8 montre les trames transmises tî (points x et y) et t2 (points a et b) en structure 1 (où les points d'une même image sont répartis sur quatre trames video) et la structure 2 (où ils sont répartis sur deux trames).

La partie basse de cétte meme Figure 8 montre les points X et Y qui peuvent être directement restitués à partir des trames transmises suivant la structure S1.

La partie droite montre les points A et B restitués à partir de la structure S2 : on voit qu'il est impossible d'utiliser à la frontière un filtre interpolateur.

On décrira maintenant, en-succession, les trois phases mentionnées plus haut.

La première phase implique, pour réaliser une interpolation globale de l'image suivant S2, de commencer par convertir les blocs transmis en structure 52 en structure S1 par interpolation horizontale, afin de disposer d'une image globale multimode (modes 2 et 4) en structure 51. Pour cela, on effectue, sur chaque bloc transmis en structure S2, une interpolation permettant de reconstituer les points u dont la position est celle de points transmis en structure 1. On voit que cette opération ne s'effectue que sur les trames paires t2 (Figure 9).

L'opération suivante consiste à remettre à jour les blocs S1 (Figure 10) au niveau des images (les points des trames image étant indiqués par des majuscules au lieu de minuscules. Cette mise à jour s'effectue, pour la voie 1, en ajoutant, aux points obtenus par interpolation, les points F constitués par la projection des trois trames précédentes.

Cette remise à jour est suivie de la conversion globale de la structure 51 en structure 52, en reconstituant les points V par interpolation linéaire à partir des points adjacents disponibles.

Il est alors possible de remettre à jour la structure 52 en remplaçant les points d'origine par des points reconstitués V. L'interpolation selon la structure 52 peut alors être effectuée (et la cohérence entre les blocs adjacents fait que les effets de bord sont supprimés.

La phase 2 peut alors être entreprise à partir des résultats déjà obtenus.

La première opération (Figure 14) est constituée par un échantillonnage suivant la structure S1, par prélèvement d'échantillons parmi ceux résultant de l'interpolation de la Figure 13. Une remise à jour suivant la structure 51 peut alors cotre effectuée (Figure 15) sur la voie 3 et sur la voie I (avec, dans le second cas, projection des trames précédentes).

L'interpolation multimode à partir de la remise à jour, selon la trame de structure 51, permet de déterminer les points supplémentaires E (Figure 16).

Enfin, le mélange final des blocs peut s'effectuer de façon-directe.

On -décrira maintenant, en faisant référence aux
Figures 17 à 24, la constitution de principe d'un décodeur suivant l'invention dans le cas particulier de la télévision HD MAC
Les échantillons transmis dans le canal MAC et reçus par le décodeur correspondent à des structures différentes qui alternent au rythme des blocs et des données d'assistance.

Comme indiqué plus haut, on appelle "type 1" la structure d'échantillonnage correspondant aux voies 1 et 3 (QLNS et réarrangement) et "type 2" la structure d'échantillonnage correspondant aux voies 2 et 4 (quinconce ligne et "saut de trame").

Le décodeur possède une structure semicascadée : il traite d'abord le cas de la voie 2 (et de la voie 4 si elle est prévue) par interpolation de toute la trame en type 2 qui implique de passer d'abord en structure 1 et ensuite les voies 1 et 3 en parallèle (interpolation de toute l'image en type 1). Cette méthode nécessite des changements de structure d'échantillonnage par interpolation pour réduire au maximum les effets de bord aux frontières des blocs de nature différente.

Les- notations suivantes sont utilisées
Tp : retard de la durée d'un point transmis l75 ns)-
Tl : retard de la durée d'une ligne transmise (64 pus).

Tf : retard-de la durée d'une trame transmise (20 ms)
Les éléments ainsi désignés réalisent une fonction 'de retard pur (du type premier entré - premier sorti) : quand un échantillon e(t) est présenté en entrée du module de traitement, l'échantillon e(t-T), entré T secondes plus tôt, est disponible en sortie. Le rythme de fonctionnement est celui de la transmission des échantillons.

La "parité point" est une information binaire significative de la structure QLNS (de type 1) et change au rythme de la succession des échantillons transmis. On peut effectuer le choix suivant
Parité point = O pour un échantillon à transmettre sans
modification de sa position spatiale
Parité point = 1 pour un échantillon réarrangé.

Cette notion n'a de sens que pour les trames impaires transmises (les échantillons de la structure type 1 des trames paires transmises sont tous réarrangés).

La trame transmise est décomposée en blocs élémentaires dont la taille peut etre quelconque, par exemple 4 x 4, 8 x 8 ou 16 x 16 points. Chacun de ces blocs peut être codé différemment (voie 1, 2, 3,- ...) et donc correspondre à une structure différente (type 1 ou 2). La reconstruction d'un bloc codé dans une voie donnée nécessite la connaissance des échantillons des blocs voisins dans la même structure d'échantillonnage (51 ou 52)-.

Suivant l'invention, on commence par convertir toute la trame courante en type 2 afin de permettre l'interpolation des blocs codés en voie 2 (et éventuellement 4). La trame ainsi calculée est souséchantillonnée en structure de type 1 afin de permettre l'interpolation des blocs codés en voie I ou 3.

Le fonctionnement séquentiel de l'ensemble est conditionné par le format de transmission de la structure de type 2 qui nécessite le cumul de deux trames transmises consécutives pour permettre l'interpolation de la trame impaire et de'la trame paire haute définition.

Le décodeur enchaîne les opérations suivantes, représentées en Figure 17
Etape 1 :- Conversion de la trame courante transmise en
une structure de type 1 par une méthode
sommaire destinée à générer les points
nécessaires à la conversion suivante (et non
pas à la visualisation de l'image finale).

Etape 2 : Conversion de la trame de structure S1 (type
1) obtenue en une trame haute définition de
structure 52 échantillonnée en quinconce
ligne. Cette opération dépend de la voie de
codage utilisée pour chaque bloc. Les échan
tillons obtenus sont ceux.d'une trame impaire
haute définition.

Etape 3 : Obtention de la trame hzute définition corres pondant a cul des échantillons manquants par
interpolation. Cette interpolation est
effectuée par un filtre dont les coefficients
sont différents suivant la parité de la trame
en cours,mais dont les données d'entrée sont
identiques. Dans le cas du calcul d'une trame
paire, les échantillons sont seulement retar
dés temporellement de la durée d'une trame. La
trame haute définition obtenue est ensuite
utilisée pour la constitution de l'image
finale et subit également un sous
échantillonnage donnant naissance à une
structure de type 1.

Reconstruction voies 1 et 3 : les étapes précédentes
fournissent les données nécessaires pour le
calcul des blocs de l'image codés en voie 1 ou
3.

Constitution de l'image finale : les données d'assis
tance assurent le multiplexage des échan
tillons en fonction du mode de codage des
blocs.

Les étapes successives seront maintenant détaillées.

Etaoe 1 : Transformation tvDe 2 vers~tvDe 1 (Figs. 18A et 18B)
Il s'agit de déterminer les échantillons qui correspondent à une structure de type 1, quelle que soit la structure présente dans la trame courante. Dans les deux cas (trame courante paire ou impaire), on calcule les échantillons de structure.type 1 qui correspondent à ceux d'une trame impaire transmise.

Les échantillons de type 2 transmis sur une trame MAC impaire (lignes impaires d'une trame haute définition) se superposent spatialement aux échantillons de type 1 : la conversion de structure est immédiate en sélectionnant un point sur deux en fonction de la parité point.

Les échantillons de type transmis en saut de trame sur une trame MAC paire (lignes paires d'une trame haute définition) sont utilisés pour reconstruire les échantillons de type 1 par interpolation horizontale simple (utilisation des deux voisins immédiats sur la même ligne). Cette interpolation correspond à la formule
s(t) = 1/2 e(t) + e(t-Tp)].

Les échantillons recalculés sont replacés temporellement en trame impaire MAC à l'aide d'un retard égal à une durée trame Tf, correspondant-à un retard de 288 lignes de 720 points, et réarrangés, c'est--dire soumis à "souffle", suivant un échantillonnage-de type 1.

Les données d'assistance permettent le multiplexage correct des échantillons de type I reçus et des échantillons calculés à partir du type 2. Cette fonction tient compte de la phase d'échantillonnage variable sur quatre trames t c'est-à-dire de la parité point.

A l'issue de cette étape on dispose d'une trame impaire MAC échantillonnée suivant une structure de type 1 (720 points utiles par ligne de 64 pus).

Etare 2 : Transformation tvpe t vers type 2
Au cours de -cette étape, on effectue la transformation des échantillons de type 1 vers des échantillons de type 2. Les interpolations nécessaires different suivant la voie associée (1 ou 3), mais sont effectuées en parallèle et la sélection est faite a posteriori par multiplexage contrôlé par les données d'assistance.

Le calcul s'effectue au rythme des trames transmises et doit générer une trame impaire haute définition échantillonnée type 2, c'est-à-dire comportant un point sur deux d'une trame haute définition complète, donc deux fois plus de points que les échantillons en entrée.

La solution la plus simple consiste à fournir en sortie les échantillons, d'une part, des lignes impaires et, d'autre part, des lignes paires haute définition.

Dans le cas de la conversion voie 1, montrée en figures 19 et 20, les échantillons des lignes impaires HD sont obtenus directement à partir des échantillons transmis, correctement sélectionnés. La parité point effectue le mutiplexage des points de la trame impaire transmise courante (e(t+Tp)) et de la trame impaire transmise précédente (e(t-2Tf+Tp)) afin de conserver les échantillons non shufflés.

Les échantillons des lignes paires HD ne coincident pas spatialement avec les échantillons transmis et sont obtenus par interpolation à partir des échantillons transmis. L'interpolateur utilise quatre échantillons situés dans quatre trames différentes (la trame courante et les trois trames précédentes) pour reconstruire les échantillons manquants sur les lignes paires de la trame impaire HD.

Deux cas sont possibles, suivant la parité point car les échantillons utilisés sont différents, ce qui conduit à la mise en oeuvre de deux unités de calcul fournissant respectivement s1 et s2 sl(t) = 1/4 e(t) + 1/4 ett-Tf) + 1/4 e(t-2Tf+Tp) +
1/4 e(t-3Tf)) s2(t) = 1/4 e(t+Tp) +1/4 e(t-Tf) + 1/4 e(t-2Tf) +
1/4 e(t-3Tf))
Dans le cas de la conversion voie 3, montrée en figures 21 et 22, un échantillon sur deux des lignes impaires HD est superposable spatialement aux échantillons transmis.L'autre échantillon est reconstruit par interpolation en utilisant quatre échantillons de la trame courante (cas 1 sur la figure 22) s1(t) = 1/4 e(t) + 1/4 e(t-Tp) + 1/4 e(t+Tp) +
1/4 e(t-T1))
La parité point assure le multiplexage entre e(t) et sI (t) pour. générer les lignes impaires HD.

Tous les échantillons des lignes paires sont à calculer par interpolation. Deux cas (cas 2 et cas 3 sur la figure 22) sont à considérer suivant la parité point qui assure le multiplexage entre s2(t) et s3tt).

s2(t) = 1/8 e(t) + 5/8 e(t-T1-Tp) + 1/8 e(t-T1) +
1/8 e(t-T1+Tp)) ~2out) = 1/8 e < t) + 1/8 e(t-T1-Tp) + 1/8 e(t-T1) +
5/8 e(t-T1+Tp))
Un seul retard de ligne (T1 : 720-points par ligne de 64 ps) est nécessaire pour l'ensemble des cas.

Les. données d'assistance effectuent le multiplexage entre les échantillons de type 2-reçus (transmis sur deux trames MAC) et les échantillons calculés à partir du type 1. Cette fonction tient compte de la voie associée afin de sélectionner la sortie de l'interpolateur correspondant. Le multiplexage est effectué d'une part pour les lignes impaires et d'autre part pour les lignes paires de la trame impaire HD (figure 23).

Cette deuxième étape fournit une trame impaire
HD échantillonnée en quinconce ligne, correspondant à une structure type 2 et comportant donc -720 points utiles par ligne de 32 us, bien que la représentation interne puisse être différente.

EtaPe 3 InterPolation trame courante voie 2 (figure 24)
On calcule les échantillons manquants de la trame courante HD (un point sur deux) par interpolatiqn spatiale intra-trame. Les paramètres utilisés-pour cette interpolation sont différents suivant que la trame co.urante à calculer soit paire ou impaire.

Le calcul s'effectue sur les lignes paires et impaires présentes. La sortie de cet interpolateur représente une trame RD complète (1440 points-par ligne HD) sous la forme de données parallèles (lignes paires et impaires comportant chacune- 1440 points).

La reconstruction ultérieure des voies 1 et 3 apparaît -également sur la figure 24. Elle impose de disposer des échantillons en structure type 1. Pour obtenir ce résultat la trame complète HD calculee précédemment pour la voie -2 est sous-échantillonnée en type 1 en prenant 'un point sur quatre de chaque ligne et en tenant compte de la trame courante. Le ré-arrangement conforme à cette structure d'échantillonnage est réalisé par multiplexage des points en provenance des lignes paires et impaires.

Le résultat est multiplexé avec les points effectivement transmis en type 1 en fonction des données d'assistance.

La reconstruction de la voie 3 s'effectue en utilisant les points de la meme trame, mais celle de la voie 1 utilise les points de quatre trames successives.

Dans les deux cas, les interpolateurs tiennent compte de la structure ré-arangée et génèrent les lignes paires et impaires simultanément.

Voie n' 1 : La mise en oeuvre de 3 mémoires de trame (288 lignes de 720 points).assure le cumul des échantillons de quatre trames qui vont permettre l'interpolation des points manquants (un point sur deux). Ces mémoires de trame sont également utilisées pour la transformation type 1 vers type 2 vue précédemment, ce qui constitue une simplification.

Voie n 3 : Les points manquants de chaque trame HD (soit trois points sur quatre) sont calculés par interpolation spatiale intra-trame.

Enfin, l'image finale est reconstituée par multiplexage des données issues des interpolations des différentes voies en fonction des données d'assistance.

Un point sur deux de l'image finale (en respectant une structure quinconce ligne type 2) est stocké dans une mémoire de trame (576 lignes de 720 points) pour permettre le calcul de la trame paire HD type 2 correspondant à la voie 2 (par interpolation). Le résultat est utilisé en lieu et place de la trame impaire HD type 2, suivant la parité de la trame HD en cours de reconstruction.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Décodeur pour récepteur de programmes de télévision haute définition diffusés sur canal étroit, avec au moins deux structures d'échantillonnage non superposables spatialement et/ou temporellement, caractérisé en ce qu'il comprend

- des moyens pour convertir les blocs d'image transmis avec une structure d'un premier type dans l'autre structure de façon à disposer de l'ensemble des points nécessaires avant conversion ramenant l'ensemble de l'image à l'état de la première structure, les opérations correspondantes étant les mêmes quelle que soit la voie utilisée, puis traitement d'interpolation effectué en parallèle suivant les modes correspondant aux différentes voies,

- des moyens pour traiter directement par échantillonnage les blocs transmis conformément à ladite autre structure et effectuer une interpolation suivant le mode correspondant à la voie,

- et des moyens supplémentaires de mélange des résultats obtenus pour reconstituer une image complète haute définition.

2. Décodeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens décomposent l'interpolation en deux phases successives, destinées respectivement

- à reconstruire d'abord des zones traitées selon plusieurs modes, correspondant à une première structure d'échantillonnage 2,

- puis à reconstruire les zones traitées selon d'autres modes, correspondant à une seconde structure d 'échantillonnage.

3. Décodeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens effectuent successivement les opérations de reconstitution de structure de toute l'image par

- reconstruction des blocs manquants de la structure 2,

à à partir de la structure 2, reconstitution par interpolation pour obtenir la voie ou les voies correspondant à la structure 2,

- reconstitution de la structure 1 et interpolation pour constituer en totalité la voie I en même temps,

les branches de décodage associées à une même structure d'échantillonnage opérant en parallèle, tandis que les différentes structures d'échantillonnage sont traitées séquentiellement.