TV analogique

Reproduction de l'image par balayage de l'écran :

La qualité de l'image reproduite dépendra du nombre d'images par seconde, du nombre de lignes par image etdu nombre de "points" élémentaires par ligne. Le disque de Nipkow en 1920 offrait une résolution de 30 lignes à 12.5 images/s.
Les choses ont évoluées depuis. Toutefois on garde de ces époques pionnières un certain nombre de constantes :

• Les imperfections des alimentations des TV du début (pour un coût acceptable) ont imposé de lier le nombre d'images transmises à la fréquence du secteur local. En Europe le secteur a une fréquence de 50Hz, le nombre d'images/s retenu est de 25. Aux USA le secteur est de 60 Hz, c'est donc 30 images/s qui sont diffusées.
  
  
• Les images étaient reproduites, aux tous débuts, en une seule passe. On commençait en haut à gauche pour finir en bas à droite. Chaque image s'affichait donc en 1/25^ème ou 1/30^ème de seconde en une seule fois. Comme le suggère l'animation, lorsque le spot arrivait dans le bas de l'image, le haut de celle ci s'était déjà effacé. Ce phénomène provoque un effet visuel très désagréable, le scintillement.
  
  Le moyen le plus simple pour diminuer cet effet fut trouvé en 1927 et porte le nom d'entrelacement. Grâce à cette astuce, on doublait d'un coup la fréquence de rafraichissement de l'écran sans augmenter le volume d'informations à transmettre.

Principe du balayage entrelacé (625 lignes en tout).

L'image est balayée en 2 passes entrelacées ayant chacune une durée de 1/50 ^ème de seconde.

Chacune de ces "passes" est appelée Trame.

Le signal vidéo des débuts de la télévision ne transmettait pas les couleurs mais juste une variation de lumière monochrome allant du noir au blanc.

La valeur absolue de ce signal a été normalisé à 1V, dans lequel les 0.3V "inférieurs" servent à transmettre les tops de synchronisation (ordre pour le spot électronique de revenir du bord droit au bord gauche de l'écran) et les 0.7V "supérieurs" contiennent les variations de lumière.

Ci-dessous, trois exemples de signaux lignes et ce qu'ils donnent sur l'écran d'un téléviseur "noir et blanc".

Le passage à la couleur au début des années 60 a dû répondre à deux impératifs:

• permettre aux récepteurs noir et blanc de continuer à fonctionner et de reproduire en noir et blanc les quelques émissions couleurs diffusées à l'époque.
• permettre aux nouveaux récepteurs couleurs de reproduire en couleur les émissions couleurs et en noir et blanc les très nombreuses émissions réalisées alors dans ce format.

De cette double nécessité de compatibilité sont nés les systèmes NTSC, PAL et SECAM.

Le NTSC souffrait d'un gros défaut qui provoquait de brusques variations de teintes, ce qui le fit baptiser par les américains: Never Twice Same Color (jamais deux fois la même couleur). Le PAL corrigeant ce défaut fut surnommé Peace At Last (enfin la paix).

Principe de la synthèse additive des couleurs :

A l'aide des 3 faisceaux lumineux primaires Rouge, Vert et Bleu, il est possible de synthétiser la quasi totalité des couleurs visibles.

La reproduction d'une image couleur sur le tube du téléviseur utilisera donc trois faisceaux d'électrons venant exciter des triptiques de luminophores (RVB) placés à la surface de l'écran. Chaque faisceau sera modulé en intensité et devra toujours "frapper" les luminophores de même couleur.

Pour moduler ces faisceaux il faut donc disposer dans le récepteur de 3 informations de couleur indépendantes. Or jusqu'ici, en "noir et blanc" on ne transmettait qu'une seule information. On va donc ajouter au signal vidéo d'origine deux autres informations :

• Le signal d'origine s'appellera maintenant Y et sera "construit" grace à la relation Y=0.59 V + 0.30 R + 0.11 B. Ces valeurs n'ont pas été choisis au hazard mais tiennent compte de la sensibilité de l'oeil. De plus, lorsque les valeurs R,V et B seront identiques (noir, gris, blanc) le signal Y aurra aussi cette même valeur.
• Les deux signaux ajoutés sont des différences de couleur : R-Y et B-Y. La raison pour laquelle on ne transmet pas directement R et B tient dans la compatibilité inverse (reproduire sur une TV couleur des émissions noir et blanc). En effet, dans le cas d'une émission noir et blanc Y=R=V=B et donc les termes R-Y et B-Y seront égaux à 0.

A la réception il est facile d'extraire R,V et B par simple combinaison linéaire de (Y), (R-Y), (B-Y).

La seule vrai différence entre les systèmes NTSC, PAL et SECAM tient dans la façon dont les signaux (R-Y) et (B-Y) vont être codés et ajoutés au signal de luminance Y.

Schéma illustrant la fabrication d'un signal vidéo composite (c'est à dire contenant à la fois des informations de luminance et de chrominance)
La sous porteuse de chrominance se situe à 4.43 MHz en PAL, dans des valeurs voisines en SECAM et à 3.58 en NTSC

L'oeil étant beaucoup plus sensible aux variations de luminance que de chrominance, la bande passante réservée à la sous porteuse de chrominance est nettement plus faible que celle allouée à la luminance.

Toutes ces considérations ont été reconduites dans le codage de la TV numérique où l'on retrouve les signaux Y, R-Y, B - Y, mais aussi un nombre réduit d'information de chrominance et même le codage alterné du SECAM...