Les caractéristiques fondamentales de tous les systèmes de télévision ont été en grande partie définies par rapport à des considérations physiologiques de l’œil humain, telles que :

• La persistance rétinienne : 1/20 de seconde. On en a déduit la fréquence de répétition des images : 25 images/seconde.
• Le pouvoir de résolution de l’œil : 1’ d’angle environ.
• Le nombre d'or : notion de distance normale d’observation d’un objet en fonction de ses dimensions (5 à 7 fois sa diagonale pour un objet rectangulaire, selon les peintres).

Pour résoudre le problème du décalage vertical des deux trames sans exiger trop de précision des générateurs de balayage, il a été fixé un nombre impaire de lignes ; la première trame démarrant au centre du bord supérieur de l’écran et la seconde au coin supérieure gauche.

Ce système de double trame entrelacées est commun à tous les standards de télévision analogique. La trame est constituée de deux mouvements, l’un horizontal, décrivant une ligne de gauche à droite sur l’image restituée, l’autre vertical, plaçant les lignes les une sous les autres, de haut en bas, ces lignes constituant la trame.

 Chacun de ses mouvements comprend deux phases; une phase utile pendant laquelle se forme le signal utile de traduction de l’image, une phase de suppression lors de laquelle le mouvement du spot s’inverse (retour vers le début de ligne ou trame suivante). Pendant ce temps, le signal est mis à une tension constante de référence : le niveau de suppression.

Dans les principaux standards, le nombre de lignes est de

• 625 pour les standards PAL et SECAM (Europe)
• 525 pour le standard NTSC en usage au Japon, USA et Canada.

• pré-égalisation
• synchro trame
• post-égalisation

Pour contrôler et éventuellement corriger les performances d’un système de transmission, on a réserver dans l’ensemble des lignes transmettant l’information vidéo, un certains nombre d’entre elles pour transmettre des signaux de contrôle, dont les lignes test.

Elles permettent de caractériser le réseau et sont insérées au début de la chaîne de transmission pendant les périodes de suppression de la trame. Ces signaux subissent donc les même dégradations que l’image.

La ligne test la plus simple est composée d'un signal de luminance constante, appelé gris variable. Sur ce signal peut être superposer un signal quelconque, par exemple vobulé afin de relever la bande passante du système. Un autre signal test très usité est le signal en escalier ; 10 marches vont du noir au blanc avec la superposition possible du signal de chrominance (sous porteuse couleur). Un oeil exercé pourra estimer à ce moment le temps de propagation de groupe, la sous porteuse chrominance étant située plus haute dans le spectre, elle peut arriver en avance ou en retard par rapport à la luminance (TPG des viltres vidéo). La ligne test présentée ci-dessous permet d'estimer facilement et rapidement la bande passante vidéo du système. (la composante 5,8MHz pouvant être complètement atténuée dans certains cas.)

Le signal vidéo complet est normalisé à une tension crête de 1V entre le niveau de synchronisation et le niveau du blanc (vidéo négative) et ce sous une charge de 75 Ohms.

• 300mV de signal de synchronisation.
• 700mV de signal de luminance.
• 64us entre chaque top de synchronisation.

Dans le cas d’une modulation positive (adoptée en France), le niveau du blanc correspond à 100% de modulation et le noir à 30%. Le niveau de synchronisation est de 3% et correspond au niveau minimal de la porteuse HF. Pour une modulation négative, adoptée dans la plus part des pays, le niveau du blanc correspond au niveau minimum de la porteuse soit 10%, le noir s’établit à 75% et la synchronisation à 100%.

 En pratique, le signal est transmis à composante moyenne nulle ; comme le signal d’une image est très dissymétrique, cette condition entraîne une variation du niveau de suppression fonction du contenu de l’image.

On ne retrouve le niveau constant de référence qu’en alignant le signal soit sur le niveau crête constitué par le pallier de synchronisation, soit sur le niveau de suppression par alignement dit clampé.

A ce niveau, il s’agit de signal vidéo composite monochromatique; la couleur est restituée en ajoutant à ce signal une sous porteuse modulée par des signaux de chrominance et ce, afin de constituer un nouveau signal composite CVBS (color vidéo baseband signal). Pour la télévision couleur, l’image est transmise sous la forme de deux informations complémentaires : la luminance (exprimant la luminosité et les contours des formes visualisées) et la chrominance (porteuse de l’information couleur).

Pour des raisons de compatibilité avec les systèmes précédents, l’adjonction de la couleur devait se faire de façon à ne pas perturber le fonctionnement d’un téléviseur noir et blanc. Cette information chromatique avait donc comme obligation d’être positionnée dans un canal de 8MHz, occupé déjà par 5MHz (ou 6) de luminance vidéo ainsi que la sous porteuse audio.

Le signal de luminance Y est une combinaison linéaire des trois couleurs primaires rouge, vert bleu. Disposant de cette information qui représente le signal noir et blanc, deux signaux complémentaires sont nécessaires afin de transmettre la couleur : signaux de chrominance bleu et signaux de chrominance rouge.

Afin de ne pas trop perturber les récepteurs noir et blanc, la bande passante vidéo de la luminance faisant environ 4,2MHz, la sous porteuse fut située dans la partie supérieure du spectre vidéo fréquence.

On rappellera brièvement le principe des différentes normes de codage de la couleur.

Le système NTSC. (1953)

Caractéristiques : 30 images par secondes, 525 lignes.
Largeur du canal 6MHz. Bande passante vidéo 4,2MHz.

Il utilise une sous porteuse à 3,579MHz (455 * fréquence ligne/2) ; elle est modulée en amplitude avec suppression de porteuse par le signal B-Y ; la sous porteuse en quadrature (déphasée de 90°) module quant à elle le signal différence R-Y. (équivalence à une modulation QAM par deux signaux I et Q).

En réalité les signaux modulant sont des combinaisons linéaires de R- Y et B- Y et correspondent à une rotation des axes de modulation de 33° par rapport à la phase de la salve de référence (axe B – Y).

Il en résulte un vecteur dont la phase représente la teinte et l’amplitude la saturation de la couleur.
Cette sous porteuse est reconstituée au niveau du récepteur grâce à la salve (ou burst) – cf. Signal vidéo ci-dessus.

Ce principe de modulation est très sensible aux écarts de gain et de phase dans la chaîne de traitement et de transmission. Ces écarts se répercutent irrémédiablement sur la couleur transmise. (d'ou l'appellation Never Twice Same Color)

Le système Pal (Phase Alternation line) système d’origine allemande. (1963)

Le système Sécam (séquentiel à mémoire - 1957) a été étudié par M. H. de France et utilisé en diffusion à partir de 1967. Les bases sont celles du NTSC auquel on a essayé d’éliminer les défauts.

Le problème principal consiste à envoyer les deux informations de couleur (Dr et Db) sur une seule sous porteuse, ces deux informations sont donc transmises l’une après l’autre une ligne sur deux. La fréquence de la sous porteuse vaut foR = 4,406MHz et foB = 4,250MHz. Une mémoire fournit l’information manquante.

La sous porteuse de chrominance est modulée en fréquence, insensible aux variations de gain et phase. Cependant, il a été nécessaire de prendre un certain nombre de disposition afin de réduire le bruit de fond FM et d’améliorer la compatibilité avec le système noir et blanc .

Le système actuel (SECAM IIIB optimisé) donne des résultats très satisfaisants.

D2MAC, CMAC... système devant permettre la transition de la télévision classique vers le numérique. Abandonné essentiellement suite à des incompétences politiciennes et des combats commerciaux sans fin...
 
 Une nouvelle méthode de transmission : Le COFDM. La télévision numérique terrestre (TNT) ; elle est basée sur le système DVB déjà en place sur les réseaux cables et satellites. Là encore des retards suite à des mauvaises volontés de la part de certains diffuseurs (ne citons pas la première chaine déjà propriètaire de bouquets satellites et qui n'attend donc que de la concurrence de ce nouveau système...)

Caractéristiques générales des différentes normes de modulation:
 

standards	B/G	D	L/L’	M (USA)
VHF bandeI	47-68	48.5-100		54-88
VHF bande III	174-230	174-230		174-216
UHF bande IV & V	470-853		471-855	470-890
Écart image/son	5.5 MHz	6.5 MHz	6.5 MHz	4.5 MHz
Largeur du canal	7MHz(B) 8MHz(G)	8MHz	8MHz	6MHz
Déviation FM / son	FM, 50kHz	FM, 50kHz	AM	FM, 25kHz
Nombre de lignes	625	625	625	525
Fréquence ligne	15625 Hz	15625Hz	15625Hz	15750Hz
Bande passante vidéo	5 MHz	6 MHz	5 MHz	4.2 MHz
Durée d’une ligne	64 µs	64µs	64µs	63.5µs
Durée trame	20 ms	20ms	20ms	16.667ms
Sous porteuse chroma  Bande passante/modulation	4,43MHz 1,1MHz/DSB		4,406/4,250 1,4MHz/FM	3,58MHz
Niveau de synchro	100	100	<6	100
Niveau de suppression	75	75	30	72 à 77
Niveau du blanc	10	10	100	10 à 15

 

De façon rigoureuse, les différentes normes (L, B, G, I, K, M...) caractérisent les signaux de luminance ( bande vidéo par exemple); alors que les standards (pal, secam, ntsc) définissent le codage de la chrominance.

A l'avenir, les signaux de transmission seront numériques, les exigences et les méthodes de test seront formulées de façons différentes.

Rubrique nostalgie :

Un extrait de l'article "générateur de signaux test vidéo" paru dans la très regrettée revuèe ERP (Electronique Radio Plan - N571 - juin 1995) par François de Dieuleveult.
Le signal vidéocomposite est un signal complexe résultant de l'addition de trois informations distinctes : synchronisation, luminance et chrominance, circulant sur le même médium : câble, fibre ou voie hertzienne. Dans la transmission, et ce n'est pas propre à la vidéo, on cherche à conserver les informations initiales, ou, du moins, à minimiser les effets des différentes distorsions. Dans une chaine de transmission réelle, les informations vont subir des distorsions divers au passage des différents étages de traitement (filtre, amplification...). Cela aura pour effet de modifier, ou dégrader le signal d'origine sur une ou plusieurs des informations : synchronisation, luminance ou chrominance. Pour mettre en évidence ces distorsions et afin de pouvoir les auntifier, on a recours à des signaux test spécifiques.

Le signal vidéocomposite est donc composé de trois informations : la synchronisation, la luminance et la chrominance. Les quatres lignes de test standard comportent des niveaux de gris ou des salves de sous-porteuse. Les lignes 17 et 330 présentent des impulsions 2T et 20T ; pour l'enveloppe de ces impulsions, il s'agit d'une fonction sinus carré prise entre 0 et π . Pour cette impulsion de largeur W à la base, la largeur à mi hauteur vaut W/2. (2T=400ns ; 20T=4us). (c'est une définition que l'on trouve dans tous bon manuel)

Les principales mesures à effectuer.
Erreur sur l'amplitude de la synchronisation ; cette mesure est habituellement effectuée sur la ligne 3 du signal vidéo. Le paramètre A1 correspond au fond des tops de synchro alors que A2 correspond au max de la synchronisation. L'erreur en % sur l'amplitude de synchronisation vaut :

NLUM = 100 * [(A2-A1)-300] / 300

NLUM = 100 * [(A-N)-700] / 700

DISTLBASE = 100 * [(E-N)/(A-N)]

2T/BARRE = 100 * [(A-B1)/(A-N)]

ELUM = 100 * [(dVmax-dVmin)] / dVmax

GAINDIFF = 100 * (Vmax-Vmin) / V0