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Signal et Systèmes Vidéo. A. Quidelleur SRC1 Meaux 2007-2008 Culture Scientifique et Traitement de l’Information Module – Les Systèmes Audiovisuels et les Systèmes de Transmission. Plan. Lumière et couleurs : perception et synthèse Fonctionnement d’une caméra analogique et d’un écran - PowerPoint PPT Presentation
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Signal Vidéo 1
Signal et Systèmes Vidéo
A. QuidelleurSRC1 Meaux 2007-2008
Culture Scientifique et Traitement de l’InformationModule – Les Systèmes Audiovisuels et les Systèmes
de Transmission
Signal Vidéo 2
Plan
Lumière et couleurs : perception et synthèse
Fonctionnement d’une caméra analogique et d’un écran
Le codage de la couleur dans la vidéo analogique Les codages YDrDb, YUV et YIQ Le codage Y/C Le format composite
Les standards de la télévision couleur Le format NTSC Le format PAL Le format SECAM
Signal Vidéo 3
Lumière et couleurs : perception et synthèse
Signal Vidéo 4
Lumière et Couleur
La lumière est une forme d'énergie issue de deux composantes
une onde électromagnétique ondulatoire un aspect corpusculaire (les photons)
La couleur de la lumière est caractérisée par sa fréquence, elle-même conditionnée par la longueur d'onde et la célérité de l'onde. λ = CT (λ : longueur d'onde , C : célérité de l'onde, T : période de l'onde)
Rayonnement monochromatique : comporte une seule longueur d'onde / Rayonnement polychromatique : en contient plusieurs.
Signal Vidéo 5
Spectre de lumière
L'ensemble des longueurs d'ondes composant un rayonnement polychromatique (et leurs intensités lumineuses respectives) est appelé spectre.
Exemple de spectre : tube fluorescent
Signal Vidéo 6
La perception humaine de la lumière
L'œil humain n'est pas capable de discerner les différentes composantes d'un rayonnement et ne perçoit que la résultante, fonction des différentes longueurs d'ondes qui le composent et de leur intensité lumineuse respective.
Spectre visible par l'œil humain : rayonnements dont la longueur d'onde est comprise entre 380 et 780 nanomètres. Le spectre visible
Au-dessous de 380 nm : ultraviolets
Au-dessus de 780 nm : infrarouges
Signal Vidéo 7
Fonctionnement de l’œil humain
La lumière traverse la cornée ; l’iris permet, en se contractant, de doser la luminosité de l’image que le cristallin forme sur la rétine.
La rétine est composée de bâtonnets (rods) et cônes (cones).
Bâtonnets : perception de la luminosité et du mouvement (vision scotopique : luminosité faible)
Cônes : perception des couleurs (vision photopique : moyenne à forte luminosité)
erythrolabes : vision du rouge (570 nm)
chlorolabes : vert (535 nm)
cyanolabes : bleu (445 nm)
Coupe horizontale d’un œil humain
Signal Vidéo 8
Fonctionnement de l’œil humain
La sensibilité de l'œil humain aux intensités lumineuses relatives aux trois couleurs primaires est inégale : l’œil est plus sensible au vert qu’au bleu et au rouge.
Bâtonnets
Sensibilité relative des cônes et des
bâtonnets
Signal Vidéo 9
Fonctionnement de l’œil humain
La persistance rétinienne L’œil reste marqué par les images qui le frappent, pendant
1/15 seconde environ. Ainsi 10 flashs de lumière par seconde sont perceptibles,
pas 25 fréquence de rafraîchissement = 25 images/s en Europe, 30 images/s en Amérique du Nord et au Japon.
Le pouvoir séparateur de l’œil C’est l’angle de visibilité minimal sous lequel l’œil peut
distinguer deux éléments distincts. Il vaut 1/60 de degré (= 1 minute, notée 1’) Par exemple, si la distance entre 2 points lumineux vaut
1mm, la distance limite de discernabilité est 3,4m.
Signal Vidéo 10
La synthèse des couleurs : la synthèse additive
Moniteurs ou TV couleurs : les composantes de lumière rouge, verte et bleue (couleurs primaires) sont ajoutées pour créer les différentes couleurs
Rouge + vert + bleu en quantités égales = blancAbsence de composante = noir
Signal Vidéo 11
Fonctionnement d’une caméra analogique et d’un écran
Signal Vidéo 12
La caméra : Conversion lumière signal électrique
Le tube analysant Il convertir la lumière en signal électrique Excité par le flux lumineux, l’écran émet des
électrons. L’écran est balayé par un faisceau qui génère une
tension proportionnelle à la quantité de charges.
Signal Vidéo 13
Prisme
Optique d’une caméra
Le prisme réalise la séparation des rayons rouges, verts et bleus, qui sont dirigés chacun vers un tube analysant.
Signal Vidéo 14
Tube cathodique d’un écran de TV
Luminophores
L’écran : Conversion signal électrique lumière
Le tube cathodique Les canons à électrons (un par
couleur) émettent un flux d’électrons dirigé par un champ électrique sur l’écran.
L’écran est couvert de luminophores, petits éléments phosphorescents (rouges, verts, bleus).
Lorsque les électrons heurtent les luminophores, ils émettent de la lumière.
Les luminophores sont isolés les uns des autres par une grille métallique : le masque.
Signal Vidéo 15
L’écran : Conversion signal électrique lumière
Les luminophores sont suffisamment proches pour ne pas être discernables par l’œil humain (distance minimale entre l’œil et l’écran supposée égale à 3m environ).
L’œil visualise un seul point (un pixel) dont la couleur est la résultante de l’addition des trois faisceaux lumineux : rouge, vert, bleu.
Les pixels sont successivement balayés par le faisceau d’électrons, dévié verticalement et horizontalement par un champ magnétique.
Ligne 1
Ligne 2
Ligne 3
Le balayage débute en haut à gauche et se termine en bas à droite de l’écran.
Il n’est pas perçu grâce à la persistance rétinienne.
Signal Vidéo 16
Inconvénients des tubes
Mauvais rendement énergétique (ils chauffent…).
Non linéarité L’intensité lumineuse émise par un écran n’est pas
proportionnelle à la tension appliquée. I ~ Vgamma, où gamma est un facteur caractéristique du périphérique.
Solution : compenser la luminance en appliquant une transformation appelée «correction gamma».
Signal Vidéo 17
Caméra : Les capteurs CCD (Charged-Couple Device)
Ils remplacent les tubes analysants. Le capteur CCD possède un réseau d’éléments sensibles
à la lumière : les photosites. Le CCD reçoit la lumière transmise par l’objectif de la
caméra : les photosites génèrent un courant proportionnel à la quantité de lumière qu’ils reçoivent.
Les valeurs de courant mesurées sont lues ligne par ligne et numérisées.
Signal Vidéo 18
Caméra : Les capteurs CCD
Pour obtenir la couleur, on utilise des filtres Rouge, Vert, Bleu.
On mesure 1 couleur par pixel : les 2 autres couleurs sont reconstituées par interpolation avec les valeurs des pixels voisins.
Avantages par rapport aux tubes Spectre plus large (des UV aux IR) Moins de non-linéarité Encombrement réduit Meilleur rendement
Structure matricielle du capteur CCD
couleur
Filtrage des couleurs par les
filtres
Structure matricielle des filtres de
couleur
Signal Vidéo 19
Réglage de la caméra : balance des noirs et balance des blancs
La balance des noirs consiste à égaliser le niveau de noir de chaque voie R, V, B, pour que , lorsque l’objectif est obturé de toute lumière, les niveaux de tension électriques soient alignés les uns par rapport aux autres pas de dominante colorée dans le noir de l’image.
La balance des blancs consiste à régler les circuits colorimétriques de la caméra à la température de couleur de la lumière de la scène.
Filmer une surface blanche uniformément éclairée par la lumière du tournage
Un circuit équilibre automatiquement sur ce blanc de référence les gains des signaux de chaque voie R, V, B au niveau nominal de 700mV.
Signal Vidéo 20
Ecrans plats
La technologie LCD (Liquid Crystal Display) Les cristaux liquides sont des molécules qui modifient leur
orientation suivant le champ électrique auxquelles elles sont soumises.
Les cristaux sont contenus entre deux plaques rainurées. Suivant l’alignement des molécules, la lumière polarisée
projetée sur l’écran passe en plus ou moins grande quantité, voire pas du tout.
Des filtres permettent de réaliser les 3 couleurs : rouge, vert, bleu.
Polariseur Lumière
Substrat
Electrode
Plaque
Filtres de couleur
Cristaux liquides
Ecran
Signal Vidéo 21
Ecrans plats
La technologie LCD
Figure 1 : Etat normal – La lumière passe
Figure 2 : Etat soumis – La lumière ne passe plus
Signal Vidéo 22
Ecrans plats
La technologie plasma (PDP, Plasma Display Panel) Le principe est basé sur l'excitation d'un gaz qui émet de la
lumière. Un pixel est composé de trois cellules gazeuses (1 par
couleur). Une cellule est adressée par une électrode ligne et une
électrode colonne, auxquelles est appliquée une tension électrique qui excite le gaz.
Le gaz rayonne dans le spectre UV (donc invisible) ; les luminophores convertissent ce rayonnement en rayonnement visible rouge, vert ou bleu.
UV Lumière visible rouge
Molécules de gaz
Luminophore rouge
Signal Vidéo 23
Le codage de la couleur dans la vidéo analogique
Signal Vidéo 24
Raison d’être de ces codages
La capture brute d’une image et sa restitution sur un écran se font au format RVB.
Le codage RVB est utilisé uniquement pour le transport direct de l'image vers le périphérique d’affichage.
Pour le stockage et le transport, on utilise d’autres formats qui séparent l’information de luminance (image N&B) des informations de couleur.
Signal Vidéo 25
Autres représentations mathématiques des couleurs
La base YDrDb Y = 0,30R + 0,59V + 0,11B
DR = -1,902 (R - Y) « chrominance rouge »
DB = 1,505 (B - Y) « chrominance bleue »
Utilisée dans le format SECAM
La base YUVY = 0,30R + 0,59V + 0,11B
U = 0,493 (B - Y) (~ DB)
V = 0,877 (R - Y) (~ DR)
Utilisée dans le format PAL
Les formats vidéos analogiques utilisent des bases de couleurs différentes.
Y est la luminance = le niveau de gris de l’image. Les deux autres informations, les chrominances, portent l’information de couleur.
La base YIQY = 0,30R + 0,59V + 0,11B
I = 0,27(B - Y) + 0,74(R - Y)Q = 0,41(B - Y) + 0,48(R - Y)
Utilisée dans le format NTSC
Signal Vidéo 26
Les formats associés : YUV et Y/C
YUV Utilisé tel quel dans toutes les machines vidéos
professionnelles (magnétoscopes BETACAM ou DV, lecteurs de DVD).
Connectique Cinch ou BNC : 3 conducteurs (1 par signal) plus 1 masse
Le format Y/C = S-vidéo = S-VHS Pour le stockage (magnétoscope S-VHS et HI-8) Y est la luminance définie selon le format YUV. C est
construit à partir des chrominances : « C = U + V » Connectique : prise « Ushiden » ou « mini-DIN », prise Péritel
dédiée. 2 conducteurs (1 pour Y et 1 pour C) plus 1 masse.
Fiche mini-DINPrise Péritel
Cordon Y/C
Signal Vidéo 27
Les formats associés : Le format composite ou CVBS
Il résulte du mélange de la luminance Y et de la chrominance C pour le transport sur un même câble ou par diffusion hertzienne.
Le signal C est modulé : son spectre est translaté dans les hautes fréquences. Il est contenu dans la bande de fréquence de Y.
Question : A votre avis, quelle est l’influence sur la qualité de la superposition des spectres de Y et C dans la même bande de fréquence?
Signal Vidéo 28
Le format composite ou CVBS
Le signal Y a la propriété d’avoir un spectre de raies. Le spectre du signal C « s’imbrique » entre les raies de haute fréquence du spectre de Y.
Pour séparer les signaux Y et C filtres « en peigne », coûteux, pour améliorer la qualité ou simplement un filtre passe-haut et un filtre passe-bas
Défaut possible : le cross-color = abondance de détails dans la luminance qui augmentent le contraste (petits cailloux, mailles …) Qualité dégradée par rapport au Y/C
Signal Vidéo 29
Le format composite ou CVBS
Il est utilisé dans tous les magnétoscopes VHS, la réception hertzienne et le laserdisc.
Câblage : prise RCA ou Péritel. 1 seul câble pour les informations Y et C.
NE JAMAIS utiliser un câble composite lors d’un tournage vidéo, toujours préférer un câble Y/C !!!
AudioVidéo compositePrise RCA (ou Cinch) Prise Péritel
Signal Vidéo 30
Récapitulatif
Signal Vidéo 31
Les standards de la télévision couleur
Constitution de l’image de télévision Le format NTSC Le format PAL Le format SECAM
Signal Vidéo 32
Géométrie de l’image
L'image de télévision, formée à la synthèse par le spot balayant l'écran du tube image, est un rectangle de hauteur V et de largeur H.
Le format de l'image est le rapport :
La normalisation internationale définit les formats suivants :
C = 4/3 pour la télévision standard C = 16/9 pour le cinéma et la télévision « du futur ».
Meilleur réalisme qu’en 4/3.
VH
C
Signal Vidéo 33
Géométrie de l’image
Nombre minimum de lignes constituant l’image Il faut tenir compte du pouvoir séparateur de l’œil :
= 1’ On se base sur une distance œil/écran d = 5
diagonale de l’écran. Le cône de vision de l’œil vaut 8°40’.
Nombre de lignes juste discernables :
Exemples Format NTSC : 525 lignes Format PAL : 625 lignes
5201
40608'1
'408N
Signal Vidéo 34
Géométrie de l’image
Attention ! Du fait de contraintes liées aux tubes images à balayage (cadrage, synchronisation et retour du spot), l'image visible a une définition moindre que celle transmise !
Certaines lignes et colonnes ne sont pas affichées à l’écran. Les lignes affichées sont appelées lignes actives.
Les lignes coupées sont utilisées pour transmettre les informations de synchronisation.
Ligne active
Signal Vidéo 35
Durée d’une ligne – Bande passante du signal vidéo
On se place dans le cas du format PAL : 25 im/s et 625 lignes.
Durée d’une ligne : = 64 µs
Bande passante : On se place dans le pire cas, i.e. une image constituée d’une alternance de pixels noirs et de pixels blancs.
Au format 4/3, 1 ligne est constituée de 625 4/3 = 833 pixels Une image est donc constituée de 625 833 = 520833 pixels Il y a 520833 / 2 = 260417 périodes dans 1 image. Or il y a 25 images par seconde. Donc la fréquence du signal vidéo
(nombre de périodes en 1 seconde) est 25 260417 = 6510416 Hz
Au format PAL, la bande passante du signal vidéo vaut 6,5 MHz.
256251
62
5 lig
nes
625 4/3 colonnes
…
T
520833 pixels 520833 / 2 = 260417 périodes
Signal Vidéo 36
Cas du format NTSC
30 im/s et 525 lignes
Durée d’une ligne : 63,5µs
Bande passante : Au format 4/3, 1 ligne est constituée de 525 4/3 = 700
pixels Une image est donc constituée de 525 700 = 367500
pixels Il y a 367500 / 2 = 183750 périodes dans 1 image. Or il y a 30 images par seconde. Donc la fréquence du
signal vidéo (nombre de périodes en 1 seconde) est 30 183750 = 5512500 Hz
La bande passante du signal vidéo au format NTSC est plus étroite qu’au format PAL : 5,5 MHz au lieu de 6,5 MHz.
Signal Vidéo 37
Cadencement des images
Le principe d'affichage des images de télévision est l'entrelacement de trame : on affiche successivement une trame contenant les lignes paires puis une trame contenant les lignes impaires.
Pourquoi ? Effet stroboscopique qui gène l’œil. 2 trames = 2 fois plus
d’éclairs par seconde. Rémanence insuffisante du tube à 25 images/s 2 trames =
rafraîchissement de l'écran d'au moins 50 Hz.
Signal Vidéo 38
Le signal vidéo noir et blanc
Le signal électrique est composé de 2 parties L'information vidéo : amplitude de 0,7 V. Le noir est codé par
la tension la plus basse. L'information de synchronisation : une impulsion négative de
0,3 V, destinée à asservir le déplacement du spot.
Signal Vidéo 39
Le signal vidéo noir et blanc
Il faut aussi synchroniser verticalement l’image : « synchronisation trame ».
25 lignes par trame ne sont pas visibles et sont exploitées pour la synchro trame.
Pendant 2,5 trames, le top de synchro est inversé, ce qui constitue le top de synchro trame.
Signal Vidéo 40
Le signal vidéo noir et blanc
Synchro trame et synchro ligne
Signal Vidéo 41
Le signal vidéo composite (couleur)
La télévision exploite le mode de représentation de la couleur sous forme composantes Y/C, où C est obtenu après codage de la différence rouge Dr et de la différence bleue Db.
Génération d'une mire de barres couleur :
Signal Vidéo 42
Le signal vidéo composite (couleur)
L’information C de chrominance est modulée, tandis que la luminance Y est transmise en bande de base.
Signal Vidéo 43
Le signal vidéo composite (couleur)
Le signal de chrominance subit une modulation (différente selon le format choisi : PAL, SECAM, NTSC), puis est superposé au signal de luminance.
La séparation se fait par filtres peignes ou passe-bas et passe-haut.
Signal Vidéo 44
Les standards de codage de la couleur
3 standards dans le monde : NTSC, PAL, SECAM+ Des variantes de ces standards. EX. : MESECAM
Pourquoi 3 standards ? Volonté de certains pays (ou continents) à prouver leur
supériorité technologique Le premier système : nord-américain (NTSC) Puis : adaptation/amélioration du NTSC en Europe (PAL) Enfin, la France, associée à l'URSS, a défini son propre
standard (SECAM)
Ce sont des standards de la TV grand-public. Il existe d’autres standards professionnels (EX. : Betacam)
Signal Vidéo 45
Les standards de codage de la couleur dans le monde
Signal Vidéo 46
Les standards de la télévision couleur
Constitution de l’image de télévision Le format NTSC Le format PAL Le format SECAM
Signal Vidéo 47
Le format NTSC
National Television Systems Committee
Le premier standard couleur inventé (1953) par les américains pour garder la compatibilité avec les postes noir et blanc de l'époque 60Hz
525 lignes au total, 30 images/s
Définition de l'image : 640 pts x 475 lignes utiles (x 30 par seconde).
Signal Vidéo 48
Base de couleur / Transport de la couleur
Le format NTSC utilise la base YIQY = 0,30R + 0,59V + 0,11B I = 0,27(B - Y) + 0,74(R - Y)Q = 0,41(B - Y) + 0,48(R - Y)
Le signal de luminance Y est émis tel quel, tandis que les signaux I et Q sont modulés par une « Modulation d’amplitude double en quadrature de phase (MAQ) à porteuse supprimée »
Principe : On fait varier l’amplitude et la phase d’un signal sinusoïdal en fonction des signaux I et Q. A la réception, le démodulateur mesure l’amplitude et la phase du signal reçu et en déduit la valeur de I et Q.
Sauts de phase
Allure d’un signal modulé en MAQ
Signal Vidéo 49
Modulation de la couleur en NTSC
A titre purement indicatif, étude dans le module M2122 au semestre 2
La porteuse modulée s’écrit : Avec
et f0 sont des constantes imposées par le standard = 33° f0 = 4,43 MHz
p(t) est appelée la sous-porteuse chrominance.
tf2cosMtp 022 QIM
0QsiQI
arctg
0QsiQI
arctg
Signal Vidéo 50
Exemple : Calcul de M et dans une image toute rouge
Image toute rouge : R=1, V=0, B=0
Y = 0,30R + 0,59V + 0,11B = 0,3
I = 0,27(B - Y) + 0,74(R - Y) = 0,6
Q = 0,41(B - Y) + 0,48(R - Y) = 0,21
On en déduit M et :
63,021,06,0QIM 2222
1047133
21,06,0
arctg33
QI
arctg
Valeur moyenne du signal Amplitud
e du signal Phase du
signal
Signal Vidéo 51
Spectre du signal au format NTSC
Bande passante utile du signal vidéo : 4,2MHz Fréquence de la sous-porteuse chrominance : 3,58
MHz Fréquence de la sous-porteuse son : 4,5 MHz. Le
son est modulé en fréquence
Signal Vidéo 52
Performances du format NTSC
Modulation choisie relativement robuste au bruit mais : Cross-Color : la fréquence de la sous porteuse chrominance
(3,58 MHz) est relativement basse une partie du signal de chrominance peut générer des défauts sur l’image.
Dérive de couleur : une très bonne synchronisation en phase entre le démodulateur et l’émetteur est nécessaire car une dérive de phase se traduit par une restitution infidèle des couleurs particulièrement sensible pour le rose (teinte « chair ») ; les textures dans ce ton peuvent être altérées l’utilisateur peut régler les couleurs grâce à la fonction Hue (teinte) du téléviseur.
Format surnommé Never Twice the Same Color ! Mais bon standard de post-production
Le format PAL corrige ces défauts.
Signal Vidéo 53
Le format PAL
Phase Alternate Line
Format européen, mis en application en 1962, qui s’est fortement inspiré du modèle américain (NTSC) en en prenant les avantages et en essayant d’en gommer les défauts.
Compatible avec le format européen Noir et blanc 50 Hertz
625 lignes, 25 images/s
Définition de l'image : 720 pts x 576 lignes utiles (x 25 par seconde).
Signal Vidéo 54
Base de couleur / Transport de la couleur
Le système PAL utilise une base de couleurs YUVY = 0,30R + 0,59V + 0,11B U = 0,493 (B - Y) (~ DB) V = 0,877 (R - Y) (~ DR)
Transport du signal chrominance par Modulation d’amplitude double en quadrature de phase à porteuse supprimée comme en NTSC. La porteuse modulée s’écrit :
Avec
f0 est imposée par le standard : f0 = 4,43 MHz
tf2cosMtp 0
22 VUM
0UsiUV
arctg
0UsiUV
arctg
Signal Vidéo 55
Correction de la distorsion de phase
Pour réduire les distorsions de couleurs liées à des dérives de phase entre émission et réception, on alterne la phase de la sous porteuse chrominance à chaque ligne
Ligne N : On transmet Ligne N+1 : On transmet - Le récepteur calcule : (phase ligne N) – (phase ligne N+1) = 2, et
en déduit
Si erreur de synchronisation de phase de 10° entre émetteur et récepteur,
Ligne N : Le récepteur reçoit +10° Ligne N+1 : Le récepteur reçoit - +10° Le récepteur calcule : ( +10°) – (- +10°) = 2, l’erreur est
corrigée
En réalité, le récepteur mesure (N - N+1). Or, d’une ligne à l’autre, l’information couleur peut avoir de fortes variations (contour horizontal, par ex.) apparition de fausses couleurs
Signal Vidéo 56
Exemple : Calcul de M et dans une image toute verte
Image toute verte : R=0, V=1, B=0Y = 0,30R + 0,59V + 0,11B
= 0,59U = 0,493 (B - Y) = -0,49 V = 0,877 (R - Y) = -0,88
On en déduit M et :
60,088,049,0VUM 2222
24161180
49,088,0
arctg180
UV
arctg
Inversion de phase à la ligne suivante
Signal Vidéo 57
Spectre du signal au format PAL
Bande passante utile du signal vidéo : 4,8 MHz Fréquence de la sous-porteuse chrominance : 4,43
MHz Fréquence de la sous-porteuse son : 5,5 MHz. Le
son est modulé en fréquence
4,8 5,5
Signal Vidéo 58
Performances du format PAL
Comparé au système NTSC, le système PAL permet une restitution de couleurs plus fidèle car il est moins sensible aux écarts de phase.
Parmi les défauts générés, on peut noter l’apparition de fausses couleurs sur les contours.
Signal Vidéo 59
Les standards de la télévision couleur
Constitution de l’image de télévision Le format NTSC Le format PAL Le format SECAM
Signal Vidéo 60
Le format SECAM
« Séquentiel à mémoire »
Format français, développé concurrentiellement au système PAL (1962), basé sur une approche fondamentalement différente
Compatible avec le format européen Noir et blanc 50 Hertz
Définition de l'image : 720 pts x 576 lignes utiles (x 25 par seconde).
Signal Vidéo 61
Base de couleurs / Transport de la couleur
Le système SECAM utilise une base de couleurs YDrDbY = 0,30R + 0,59V + 0,11BDr = -1,902 (R - Y)Db = 1,505 (B - Y)
Le système SECAM adopte la transmission séquentielle de la chroma ; ainsi une ligne transportera le ROUGE et la suivante le BLEU.
Le choix de la modulation s’est porté sur la modulation de fréquence en raison de son meilleur comportement vis à vis du bruit (de luminance, essentiellement).
Signal Vidéo 62
Principe de la modulation de fréquence
A titre purement indicatif, étude dans le module M2122 au semestre 2
La porteuse modulée s’écrit : Où M est constant, tandis que la fréquence f0 varie selon
le signal de chrominance : f0 = FR + FRDr pour la chrominance rouge f0 = FB + FB Db pour la chrominance bleue
Pour limiter la visibilité des signaux de chrominance par un récepteur N&B, il est pratiqué une inversion de phase sur la porteuse suivant une séquence prédéfinie sur 3 lignes (0 0 0 0 ... ou 0 0 0 ...) ; de même en trame, on inverse la phase à chaque trame (0 0 ...).
tf2cosMtp 0
FR = 4,4 MHz
FR = 280 kHz
FB = 4,25 MHz
FB = 230 kHz
Signal Vidéo 63
Exemple : Calcul de M et dans une image magenta
Image magenta : R=1, V=0, B=1Y = 0,30R + 0,59V + 0,11B =
0,41DR = -1,902 (R - Y) = -1,22DB = 1,505 (B - Y) = 0,885
On en déduit les fréquences
Chrominance rouge : f0R = 4,4 + 0,28(-1,22)
f0R = 4,454MHz Chrominance bleue :
f0B = 4,25 + 0,23 0,885
f0B = 4,091 MHz
Y=0,41
Mf0R = 4,454MHz f0B = 4,091 MHz
Ligne x Ligne x+1
Signal Vidéo 64
Spectre du signal au format SECAM
Bande passante utile du signal vidéo : 6 MHz Fréquence de la sous-porteuse chrominance bleue :
4,25 MHz Fréquence de la sous-porteuse chrominance rouge :
4,406 MHz Fréquence de la sous-porteuse son : 6,5 MHz.
son
6,5
Signal Vidéo 65
Performances du format SECAM
Le choix de la modulation de fréquence permet d’obtenir une meilleure immunité aux perturbations (bruit ou transition de luminance) mais il présente l’inconvénient de ne pas pouvoir dissocier les spectres de luminance et de chrominance ; cela impose un filtrage plus sévère de la luminance, au détriment de la résolution de l’image.
Le principal défaut du système SECAM vient de la perte de résolution en couleur liée à la transmission séquentielle de la chroma.
Mauvais pour les trucages.
Signal Vidéo 66
Utilisation du format SECAM
Initialement, le format SECAM était le format de production en France. Cependant, il n’est pas gérable en montage.
Désormais en France, le format de production est le PAL, tandis que la diffusion est réalisée en SECAM.
Production
PAL
Conversion en SECAM
SECAM
Studio TV
Signal Vidéo 67
La chaîne de diffusion en France
Tube analogiqu
eTube
analogique
Tube analogiqu
e
Correction gamma
Correction gamma
Correction gamma
Matriçage
SECAM
R
V
B
-
-
Y Y
Dr
Db
+
DiffusionSECAM
Optique de la caméra Electronique de la caméra
Signal Vidéo 68
La chaîne de réception en France
SECAM
Filtre
Canon à électrons
Canon à électrons
Canon à électrons
Filtre Matriçage
Démodulateur
SECAM« Y
+(D
r+D
b) m
od
ulé
s »
Y
(Dr+Db)modulés
Dr Db
R
V
B
Écran
Réception et affichage sur l’écran de télévision
Signal Vidéo 69
Bibliographie
« Télévision, Signal vidéo », J. Weiss, Supélec, 1998 « Culture scientifique et traitement de l’information », Daniel Giraud, SRC Blois, 2005 « Multimédia : Les Fondamentaux », Ioan Roxin, Daniel Mercier, ed. Eyrolles « Les technologies optoélectroniques », document du Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie, Juillet 2002, www.telecom.gouv.fr