LA TÉLÉVISION

• 1. Diagramme simplifié d'un système de télédiffusion monochrome
  
• 2. Diagramme simplifié d'un émetteur de télédiffusion monochrome
  
• 3. Analyse et structure d'un tube image monochrome
  
• 4. Diagramme synoptique d'un téléviseur monochrome
  
• 5. diagramme simplifié d'une caméra monochrome
  
• 6. Circuits de syntonisation d'un téléviseur
  
• 7. Circuits vidéo
  
• 8. Déflexion, synchronisation et haute tension

1.1 Modulation du signal vidéo

Étant donné la largeur de bande occupée par le signal vidéofréquence composite (3 à 10.4 MHZ, suivant le standard), on ne peut songer à utiliser la modulation de fréquence d'une porteuse HF pour le transmettre : en effet, le canal hertzien occupé, pour ce type de modulation, doit être au moins de l'ordre de dix fois la valeur de la plus haute fréquence transmise, si l'on veut conserver les avantages qu'elle apporte (protection contre les parasites et l'évanouissement ou "fading", en particulier). Ainsi, en radiodiffusion du son, en modulation de fréquence, la bande transmise est de 15 kHz et le canal a un encombrement de 200 KHz. Transposé au niveau des bandes de fréquences transmises en TV, ces chiffres nous montrent que la largeur des canaux nécessaire en modulation de fréquence est évidemment prohibitive. C'est donc la modulation d'amplitude (télévision "grand public") qui est utilisée pour la transmission du signal vidéo composite.

Parmi les procédés de modulation qui s'offrent pour la transmission du son d'un programme de télévision, deux seulement, jusqu'à présent, ont été retenus : la modulation d'amplitude et la modulation de fréquence. Précisons que la porteuse son est distincte de la porteuse image.

Le procédé de modulation en impulsions codées pourrait fort bien revenir à l'ordre du jour pour la réception directe (par l'intermédiaire d'un satellite artificiel) de programmes TV d'émetteurs étrangers accompagnés de commentaires bilingues ou trilingues.

Les arguments en faveur de la modulation de fréquence sont connus : protection contre les parasites, bruit de fond moins important qu'en modulation d'amplitude et rejet (élimination des signaux du son dans la voie image du récepteur) facilitée du fait que la modulation concernant l'image est d'un type différent de celle du son. Le standard Américain a retenu la modulation de fréquence pour le son.

1.3 Blocs diagrammes (émission et réception)

2.1. Différence entre un émetteur de télédiffusion et un émetteur de radiodiffusion

 2.1.1.      Largeur de bande en radio

§         Radiodiffusion AM :

- Fréquence la plus haute à transmettre :  5 KHz

- Largeur de bande :  2 fois la fréquence la plus haute à transmettre soit 10 KHz   

 

§         Radiodiffusion FM :

- Fréquence la plus haute à transmettre :  15 KHz

- Largeur de bande :  au moins 10 fois la fréquence la plus haute à transmettre soit 150 KHz minimum. Largeur adoptée est de 200 KHz 

2.1.2.      Largeur de bande et modulation en télédiffusion 

Pour calculer la bande de fréquence minimale admissible pour une transmission correcte de l'information vidéo, plaçons-nous dans le cas le plus défavorable :  celui où l'image est constituée par une suite de bandes verticales alternativement noires et blanches.

Largeur de l'écran = 4/3 de la hauteur

Nombres de lignes de l'image = 525

Nombres d'images par seconde = 30

Nous supposons que la « définition », la finesse horizontale (c'est-à-dire le nombre de points élémentaires par unité de longueur, sur une même ligne), est égale à la définition verticale (c'est-à-dire le nombre  de lignes par unité de longueur).

 Nombre de points élémentaires par ligne = Nombres de lignes x (4/3) = 525 x (4/3) = 700

 Si ces 700 points élémentaires sont alternativement noirs et blancs, le signal vidéo correspondant aura, théoriquement, l'allure d'un signal carré de fréquence de récurrence : (700/2) x 525 x 30 = 5.5 MHz

 La plupart des standards ont admis une définition horizontale légèrement inférieure à la définition verticale et réduit la bande passante vidéo en conséquence.

Le standard Américain a adopté 4.2 MHz comme largeur de bande du signal vidéo.

2.2.   Le standard américain (525A, norme M)

2.2.1.      Porteuse image. Porteuse son. Les canaux TV

§        Les canaux TV :

La bande de fréquences attribuée par le MDC (Ministère Des Communications) à une station de télévision pour l'émission de ses signaux s'appelle un canal.

Chaque station est un canal de 6 MHz appartenant à l'une des bandes suivantes :

- Bande inférieure VHF allant de 54 MHz à 88 MHz :  canaux 2 à 6 (exclure la bande de 72 MHz à 76 MHz)

- Bande supérieure VHF allant de 174 MHz à 216 MHz :  canaux 7 à 13

- Bande UHF allant de 470 MHz à 806 MHz :  canaux 14 à 69

 2.2.2.      Bande latérale partiellement supprimée

Le processus de modulation d'amplitude produit automatiquement deux bandes latérales supérieure et inférieure ainsi que la fréquence porteuse.

En AM, la largeur de bande qui serait nécessaire pour la transmission du signal vidéo doit être de 8.4 MHz. Or le MDC n'alloue que 6 MHz pour chaque station de télévision. On est donc contraint d'éliminer une partie de la bande latérale inférieure avant l'émission, la partie de la bande latérale conservée s'appelle résidu ou reste (0.75 MHz pour le standard 525A). L'émission se fait donc en bande latérale atténuée ou résiduelle ou restante.

On pourrait croire qu'il serait avantageux d'émettre sur une bande latérale unique complète, mais cette technique n'est pas pratique du fait que la caractéristique de coupure du filtre éliminateur des fréquences latérales inférieures n'est pas idéale. Il s'ensuivrait une distorsion de phase des fréquences basses et donc un certain traînage de l'image.

Rappelons que la plus grande partie de l'information vidéo est contenue dans les vidéofréquences basses.

2.2.3.      Multiplexage du son et de l'image

L'ensemble des bandes de fréquences occupées par la porteuse son, modulée en fréquence, et la porteuse image et ses bandes latérales atténuée et non atténuée, constitue un canal de transmission TV. Pour tous les standards, la porteuse son est séparée de la porteuse image par la bande latérale non atténuée de cette dernière.

Pour la plupart des standards, la fréquence de la porteuse son est supérieure à la fréquence de la porteuse image.

2.2.4.      Principes d'analyse TV

§         Analyse de l'image en télévision :

Persistance rétinienne :  faculté qu'a l’œil à conserver une image 1/15 de seconde après sa disparition.

On transmet 30 images par seconde pour reconstituer le mouvement (nombre supérieur à la valeur de la persistance rétinienne)

§         Principe de balayage entrelacé :

L'utilisation directe d'une fréquence de 30 images par seconde, provoque un papillotement gênant et fatiguant pour l'œil.

Pour éviter ce scintillement, sans pour autant augmenter la fréquence des images, on est amené à explorer l'image par trames (demi-images) entrelacées.

On transmet successivement 2 trames par image

On lit d'abord toutes les lignes impaires, ensuite toutes les lignes paires de l'image. On transmet ainsi 60 trames ou demi-images par seconde (c'est-à-dire 30 images) :  la fréquence de balayage est doublée pour devenir égale à la fréquence du secteur d'alimentation 60 Hz.

• Définition de l'image :

Pour que le nombre d'éléments d'image soit le plus grand possible et qu'on puisse obtenir ainsi plus de détails il faut, pour une image complète, un grand nombre de lignes de balayage. Le choix est un compromis entre la satisfaction visuelle (distance optimale de vision, dimensions de l'image) et la complication des circuits.

Pour le confort maximal d'observation, la distance normale d'observation doit être égale à environ 4 fois la plus grande dimension de l'objet (diagonale).

Le format rectangulaire de l'écran répond mieux aux soucis d'esthétique ; ainsi:

Distance d'observation optimale :

Le nombre minimal de lignes correspond au nombre maximal d'éléments  que l’œil pourra discerner dans la hauteur H.

L'élément le plus petit que l’œil peut discerner est dans un angle de 1', d'où le nombre minimum de lignes :

n = 520/1 = 520 lignes

Le standard américain (norme M) a choisi un nombre de lignes de 525 pour une largeur de bande de canal de télévision de 6 MHz.

§         Fréquence d'image et fréquence ligne :

Le balayage horizontal parcourt les lignes de gauche à droite tandis que le balayage vertical étale les lignes pour remplir l'image de haut en bas. La période d'image à 525 lignes de balayage est de 1/30 s. La fréquence d'image est de 30 Hz. Dans une image, il y a deux trames donc la période trame est de 1/60 s. La fréquence trame est de 60 Hz. Dans une image, il y a 525 lignes, d'où la fréquence ligne :  525 x 30 = 15750 Hz.

§         Synchronisation horizontale et synchronisation verticale :

Les signaux de synchronisation sont des impulsions ou tops rectangulaires de commande de balayage du tube analyseur de la caméra et de balayage du tube image du récepteur (ils font partie du signal image complet à destination du récepteur).

Sans la synchronisation verticale de trame, l'image reproduite au récepteur n'est pas stable verticalement, elle roule vers le haut ou vers le bas de l'écran du tube-image.

Si les lignes de l'image ne sont pas synchronisées, l'image n'est pas stable horizontalement, elle glisse vers la droite ou la gauche et se scinde en segments diagonaux.

§         Suppression horizontale et verticale :

Suppression signifie « passage au noir ». La tension de suppression est au niveau du noir. La tension vidéo au niveau du noir coupe le courant du faisceau du tube image pour supprimer la lumière de l'écran.

Le rôle des impulsions de suppression du faisceau est de rendre invisibles les retours de balayage. Les impulsions horizontales suppriment le retour horizontal de droite à gauche de chaque ligne et les impulsions verticales suppriment le retour vertical de bas en haut de chaque trame.

§         Qualités de l'image :

-        Luminosité :  c'est l'intensité moyenne de l'éclairement ; elle détermine le niveau de fond de l'image reproduite. La luminosité de l'écran dépend de la valeur de la haute tension du tube image et de la polarisation continue grille-cathode de ce tube.

La commande de luminosité fait varier la polarisation continue du tube-image.

-        Contraste :  contraste veut dire différence d'intensité entre les zones noires et les zones blanches de l'image reproduite. Le contraste dépend de l'amplitude du signal vidéo alternatif. La commande de contraste fait varier l'amplitude crête à crête du signal vidéo alternatif appliqué au circuit grille-cathode du tube-image.

-        Détail :  la qualité de détail aussi appelé définition dépend du nombre d'éléments d'image que l'on peut reproduire soit le nombre de lignes de balayage et la largeur de bande du canal de transmission.

2.2.5.      Le signal vidéo-composite

Nous avons défini les différentes parties du signal composite utilisé pour la transmission d'images achromes. Ce signal est dénommé « signal vidéo composite ».

Rappelons les différents composants de ce signal :

-         Signal de luminance ou d'image : il occupe en amplitude environ 66 % de l'amplitude totale et est transmis pendant environ les 5/6 d'un cycle de ligne, H (53.3 μs).

-         Signaux de suppression :  émis entre chaque cycle de ligne et de trame, ils sont légèrement inférieurs au niveau du noir, c'est-à-dire situés entre 30 et 20 % de l'amplitude totale. Le signal de suppression horizontale dure 1/6 d'un cycle de ligne (10.2 μs) et celui de suppression verticale a une durée de 21H (1333 μs).

-         Signaux de synchronisation :  émis pendant une partie du signal d'effacement et d'une amplitude inférieure à ce dernier, le fond des « tops » se situant au niveau 0. Les signaux de synchronisation comprennent :

-- Les signaux de synchronisation de lignes, qui sont des tops simples, d'une durée de 5 μs, précédés d'un palier avant, court (0.02 H = 1.27 μs), et suivis d'un palier arrière, long (0.06 H = 3.81 μs).

-- Les signaux de synchronisation de trames, d'une durée de 3 H (190.5 μs) précédés et suivis d'impulsions d'égalisation. Chaque top vertical dure 27.35 μs et chaque créneau (espace entre deux tops verticaux) dure 0.07 H soit 4.4 μs.

Les tops d’égalisation et de préégalisation d’une durée de 3 H (190.5 μs) pour chaque groupe sont formés d’impulsions d’une durée de 2.54 μs. 

 §         Échelle IRE des amplitudes du signal vidéo : on vérifie habituellement si l’amplitude du signal vidéo est conforme à l’échelle IRE (Institut of Radio Engineers) qui est un organisme Américain appelé maintenant IEEE (Institut of Electrical and Electronic Engineers). La pleine échelle IRE comporte 140 unités, 100 au-dessus du zéro et 40 au-dessous de zéro. Le signal vidéo crête à crête comporte 140 unités.

2.3. Schéma bloc d’un émetteur de télévision monochrome :

Fréquence intermédiaire

Codage couleur

Position des porteuses vision et son

2.5. La mire de réglage EIA :  L'organisme Américain Electronic Industries Association (EIA) a mis au point la mire de réglage standard EIA.

A) Cadrage : tout d'abord, pointer la caméra sur la mire et l'ajuster pour que la mire remplisse exactement la plage active de l'écran du moniteur de contrôle.

Pour obtenir un cadrage parfait, utiliser les huit flèches blanches des côtés de la mire.

B) Centrage : les croix blanches en haut et en bas déterminent un axe vertical passant par le centre. Cet axe sert au centrage horizontal.

Les hachures noires des côtés déterminent un axe horizontal passant par le centre.

C) Linéarité de déviation : la grande plage circulaire blanche constitue un indicateur approximatif mais évident pour la caméra et le moniteur. Une plage elliptique ou ovale dénote une mauvaise linéarité.

On peut également vérifier la linéarité de balayage à l'aide d'un carré ou d'un rectangle.

On n'obtient de bons résultats qu'en réglant séparément la linéarité horizontale et verticale.

§         Linéarité horizontale : la mire comporte trois carrés, à savoir un au centre, un à gauche et un à droite. Ces carrés contiennent un même nombre de lignes verticales de même largeur.

Si la linéarité horizontale est parfaite, ces trois carrés ont la même largeur, sinon, l'un d'eux sera comprimé ou dilaté en un rectangle.

§         Linéarité verticale : on règle la linéarité verticale à l'aide de six rectangles étroits disposés en deux colonnes de haut en bas. Si la linéarité verticale est correcte, les rectangles auront la même hauteur de haut en bas de la mire.

D) Rapport de la largeur à la hauteur de l'image : le carré formé par les quatre barres de tons d'échelle des gris disposées à l'intérieur du disque blanc central sert à mesurer le rapport

largeur / hauteur. Si le rapport (l / h) = 4 / 3, la figure formée par les quatre barres de tons des gris est un carré parfait.

E) Dynamique des contrastes : elle est évaluée par les quatre barres des tons des gris. Si le traitement du signal vidéo est linéaire, on peut distinguer 10 tons différents allant du blanc au noir en passant par le gris.

F) Entrelacement : les barres diagonales à 45⁰ dans le disque blanc servent à régler l'entrelacement des lignes de balayage de la plage.

Si les lignes paires et les lignes impaires sont également espacées, les diagonales apparaissent continues. Dans le cas de mauvais entrelacements, les diagonales sont dentelées et ont l'apparence d'un escalier.

G) Définition : les lignes d’épaisseurs et d’espacements différents servent à régler la qualité des détails d’image appelée définition. Les lignes verticales servent à régler la définition horizontale et les lignes horizontales servent à régler la définition verticale.

Les quatre petites mires disposées dans les coins servent également pour régler la définition. L’inscription 200 portée sur les rectangles concerne la définition et non la linéarité. Si les lignes des rectangles sont visibles à l’écran, la définition verticale est égale à 200.

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