signal et systèmes vidéo

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Signal Vidéo 1 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

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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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Page 1: Signal et Systèmes Vidéo

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

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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

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Signal Vidéo 3

Lumière et couleurs : perception et synthèse

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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.

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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Fonctionnement d’une caméra analogique et d’un écran

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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.

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Prisme

Optique d’une caméra

Le prisme réalise la séparation des rayons rouges, verts et bleus, qui sont dirigés chacun vers un tube analysant.

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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.

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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.

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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».

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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.

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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

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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.

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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

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Signal Vidéo 21

Ecrans plats

La technologie LCD

Figure 1 : Etat normal – La lumière passe

Figure 2 : Etat soumis – La lumière ne passe plus

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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

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Signal Vidéo 23

Le codage de la couleur dans la vidéo analogique

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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.

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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

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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

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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?

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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

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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

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Signal Vidéo 30

Récapitulatif

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Signal Vidéo 31

Les standards de la télévision couleur

Constitution de l’image de télévision Le format NTSC Le format PAL Le format SECAM

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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Signal Vidéo 40

Le signal vidéo noir et blanc

Synchro trame et synchro ligne

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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 :

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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.

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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.

Page 44: Signal et Systèmes Vidéo

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)

Page 45: Signal et Systèmes Vidéo

Signal Vidéo 45

Les standards de codage de la couleur dans le monde

Page 46: Signal et Systèmes Vidéo

Signal Vidéo 46

Les standards de la télévision couleur

Constitution de l’image de télévision Le format NTSC Le format PAL Le format SECAM

Page 47: Signal et Systèmes Vidéo

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).

Page 48: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 49: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 50: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 51: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 52: Signal et Systèmes Vidéo

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.

Page 53: Signal et Systèmes Vidéo

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).

Page 54: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 55: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 56: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 57: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 58: Signal et Systèmes Vidéo

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.

Page 59: Signal et Systèmes Vidéo

Signal Vidéo 59

Les standards de la télévision couleur

Constitution de l’image de télévision Le format NTSC Le format PAL Le format SECAM

Page 60: Signal et Systèmes Vidéo

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).

Page 61: Signal et Systèmes Vidéo

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).

Page 62: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 63: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 64: Signal et Systèmes Vidéo

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

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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.

Page 66: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 67: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 68: Signal et Systèmes Vidéo

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

Page 69: Signal et Systèmes Vidéo

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