TNT (Télévision Numérique Terrestre)

La télévision hertzienne correspond, au sens propre, à la diffusion par l'intermédiaire d'ondes

électromagnétiques. Elle regroupe la "télévision terrestre" (TNT) ainsi que la télévision satellite (TNS).

Aujourd’hui toutes les deux sont numériques.

1 - L'intérêt de passer dans le monde numérique

Le monde qui nous entoure nous est perçu de manière analogique.

Nos cinq sens nous donnent une approche analogique du monde, ils nous permettent de percevoir une très

large palette de sensations.

Les signaux analogiques sont de type continu, ils se présentent comme des variations de grandeurs phy-

siques pouvant prendre n’importe quelle valeur de façon continue entre deux intervalles de temps.

Avantages du numérique

Le signal numérisé se résume en une suite de nombres, représentés en binaire par des 1 et 0, ou encore des

niveaux de tensions correspondant respectivement à des niveaux hauts et des niveaux bas. Sous cette forme,

le signal devient beaucoup plus robuste aux petites perturbations.

Signal numérique à transmettre (en rouge) et si-

gnal numérique bruité reçu (en noir)

Un signal numérique peut être copié et transmis sans pertes car au lieu de transporter un signal dont l’ampli-

tude doit varier fidèlement à l’original on transporte un signal formé de seulement deux amplitudes (par

exemple 0=0volt et 1=2volts). Ainsi lorsqu’un parasite perturbe un signal analogique, en numérique ce para-

site n’aura aucun effet : par exemple un parasite qui ajoute 0.2v de perturbation va détériorer un signal ana-

logique alors que ce même parasite sur un signal numérique n’aura pas d’effet car 0v+/-0.2v sera toujours

considéré comme = " 0 ".

Cependant, il est important de noter que l'analogique constituera toujours les points d'entrée (microphone,

capteurs) et les points de sortie (haut-parleur, capteurs...) notamment dans le domaine de l'audio. Il faut bien garder à l’esprit que le numérique ne sert (dans le cas d’un signal audio ou vidéo) qu’au transport et au stockage des données.

2 - Conversion analogique-numérique

Un convertisseur analogique-numérique ou CAN transforme une grandeur analogique (tension d'entrée

Ue) en une valeur numérique (nombre binaire N en sortie).

Le symbole d’un convertisseur analogique-numérique ou C.A.N. est re-

présenté ci-contre :

• le représente la grandeur analogique en entrée

• le # représente le mot binaire de sortie codé sur n bits (8 ici car il y a

8 sorties)

La conversion analogique numérique peut être décomposée en étapes successives :

1/ On dispose du signal analogique original : c'est la variation de

l'amplitude en fonction du temps.

2/ L'échantillonnage consiste à prélever des

échantillons du son à intervalles de temps régu-

liers. Le nombre de prélèvements en une seconde

est appelé fréquence d'échantillonnage. Plus la

fréquence d'échantillonnage est élevée, mieux le

signal sera décrit et donc restitué, mais plus le fi-

chier sera volumineux.

3/ On code ensuite les valeurs échantillonnées du

signal selon une échelle donnée : c'est la quanti-

fication. Chaque échantillon est comparé à diffé-

rents seuils : à chaque seuil correspond un code

différent ; sur l'exemple suivant on a 16 niveaux

possibles, codés sur 4 bits de 0000 à 1111

3 - Conversion d'un nombre décimal en un nombre binaire

Nous utilisons le système décimal (base 10) dans nos activités quotidiennes. Ce système est basé sur une

logique à dix symboles, de 0 à 9, avec une unité supérieure (dizaine, centaine, etc.) à chaque fois que dix

unités sont comptabilisées. C'est un système positionnel, c'est-à-dire que l'endroit où se trouve le symbole

définit sa valeur. Ainsi, le 2 de 523 n'a pas la même valeur que le 2 de 132. En fait 523 est l'abréviation de

5·100+2·10+3.

En informatique on utilise le système binaire (base 2). Deux symboles suffisent : 0 et 1. Cette unité élé-

mentaire ne pouvant prendre que les valeurs 0 et 1 s'appelle un bit (de l'anglais binary digit). Une suite de

huit bits s'appelle un octet.

La conversion d’un nombre décimal en

nombre binaire consiste en des divisions

successives par 2. La méthode débute par

la division du nombre par 2, le reste est re-

porté comme le bit du poids le plus faible

(bit de rang 0). Le quotient de cette divi-

sion est, lui aussi, divisé par 2. Le deu-

xième reste représente alors le bit de

rang 1. Cette procédure est reprise de la

même manière jusqu'à ce que le quotient

obtenu soit 0 avec un reste de 1.

L'exemple de la figure présente la conver-

sion du nombre décimal 97 en nombre bi-

naire.

1100001 = 1×26+ 1×25+ 0×24+ 0×23+ 0×22+ 0×21+ 1×20+

= 1×64 +1×32 +0×16 + 0×8 +0×4 +0×2 + 1×1 = 64 + 32 + 1 = 97

Car 20=1, 21=2, 22=2×2=4, 23=2×2×2=8, …….

4 - La définition d’un écran

La définition d’un écran est : « la quantité de pixels composant l’écran ».

La définition d’un écran c’est donc le produit du nombre de pixels qui le compose en longueur (axe horizon-

tal) par celui de sa hauteur (axe vertical).

Définition = (nombre de pixel en Longueur) x (nombre de pixel en Hauteur).

Rmq : Il est de rigueur de n’indiquer pour la définition que l’expression du produit et non son résultat.

En observant à la loupe la surface d'un écran plat

on s’aperçoit que celui-ci est composé de plusieurs

milliers de pixels. Chaque pixel est lui-même

composé de trois sous-pixels Rouge, Vert et Bleu.

La couleur d'un pixel est interprétée par notre cer-

veau qui fait la synthèse additive des trois cou-

leurs primaires Rouge, Vert et Bleu.

Les pixels utilisent ainsi des propriétés d'additivité des couleurs qui

permettent, à partir de trois couleurs, de générer un arc-en-ciel de cou-

leurs du rouge au violet.

En superposant du rouge et du vert, on obtient du jaune. En superposant

du rouge et du bleu, on voit du magenta. Et en superposant du vert et du

bleu, on obtient du cyan. La superposition des trois couleurs donne du

blanc. En ajustant l'intensité de chaque couleur, on peut générer aussi

d'autres couleurs comme du gris, du marron, du violet...

5 -Le standard PAL

Le Phase Alternating Line (PAL : « alternance de phase suivant les lignes ») est un standard historique vi-

déo couleurs avec 25 images par seconde. Mis au point en Allemagne par Walter Bruch (1908-1990), PAL

est exploité depuis les années 1960 principalement en Europe, dans certains pays d’Amérique du Sud, en

Australie et dans certains pays d’Afrique. Depuis 1995, la totalité des téléviseurs couleurs commercialisés

dans les pays exploitant le SÉCAM intègrent obligatoirement des circuits compatibles PAL (par la prise Pé-

ritélévision).

Le standard PAL est une évolution du standard NTSC (le tout premier standard (américain) couleurs breveté

en 1953) et reprend plusieurs brevets issus du standard SECAM (SEquentiel-Couleur-A-Mémoire) lequel en

corrigeait les principaux défauts.

Un signal sinusoïdal possède une expression générale de la

forme :

Où : est la pulsation du signal (en ) - est

le temps (en secondes) - est l'amplitude du signal (même

unité que ) - est la phase à l'origine (en ) - La valeur

moyenne d'un signal sinusoïdal est nulle.

Le nombre d'images à envoyer par seconde dépend dans un premier temps de la persistance rétinienne, pour

cela, il faut en envoyer au moins une quinzaine par seconde, sinon l'œil humain percevra une succession

d'images différentes et non un mouvement continu, le cinéma pour cela a adopté un rythme de 24 images par

seconde, la télévision par contre a dû tenir compte en outre de la fréquence du secteur alternatif (50 Hz en

Europe) et adopter 25 images par seconde (défauts de filtrage des alimentations).

On transmet 25 images par seconde (en

50 demi images ou trames entrelacées)

6 -Le signal vidéo (signal adapté à la transmission d'une image).

Il doit comporter toutes les composantes de l'image : ses dimensions ainsi que la luminosité et la couleur

de chaque point ou pixel.

Toutes ces informations ne peuvent pas être transmises simultanément sur un seul signal : l'image à

transmettre est donc analysée séquentiellement, pixel par pixel, de gauche à droite et de haut en bas, de sorte

qu'à un instant donné, le signal vidéo ne contient que les informations relatives à un seul pixel. Des

intervalles de temps sont réservés pour insérer des informations de synchronisation horizontale (au début de

chaque ligne) et verticale (au début de chaque image) qui permettent de reconstituer le format de l'image.

Le signal vidéo composite comprend les informations suivantes :

• Signaux de synchronisation ligne et trame

• Signal de luminance

• Signaux de chrominance, couleurs rouge ou bleu

Le signal vidéo composite est largement utilisé de nos jours. Ainsi, le décodeur TNT connecté sur la prise

péritel du téléviseur, décode les signaux numériques et reconstitue le signal vidéo composite qui est ensuite

réinjecté vers le téléviseur.

Le signal vidéo composite est un signal électrique unidirectionnel dont l’amplitude est comprise entre 0 et

1V.

Le signal de luminance est toujours déterminé par l'amplitude du signal composite comprise entre 0,3V et

1V, ce qui rend la transmission compatible pour les téléviseurs couleur et noir et blanc. La télévision

couleur est arrivée après la télévision noir et blanc et les deux systèmes ont cohabité depuis les années 1967.

Les téléviseurs noir et blanc prennent en compte le signal de luminance pour restituer l’image.

• Signal vidéo noir et blanc

Détail d'une ligne vidéo monochrome

• Signal vidéo couleur

La télévision exploite le mode de restitution de la couleur sous forme de deux composantes :

• Le signal luminance Y

• Le signal chrominance

Ce mode a permis aux téléviseurs noir et blanc de l’époque de rester compatibles avec un signal vidéo

transportant les informations de couleur. Ces derniers ne traitant que le signal luminance

En télévision couleur, on a choisi la combinaison : Y = 0,33 R + 0.59 V + 0.11 B (Y = luminance). Ces

proportions ont été choisies sur des critères physiologiques : le vert semble toujours plus lumineux que le

rouge qui l'est plus que le bleu.

Au niveau de la transmission, pour des raisons techniques, au lieu de transmettre les signaux R et B, on

transmet les signaux chroma (Y – R) et (Y – B).

La figure ci-contre présente les

signaux luminance Y et

chrominance 𝐷𝑅(𝑌 − 𝑅), 𝐷𝐵 (𝑌 −𝐵) pour la génération d'une mire de

barres couleur

Le signal vidéo couleur est constitué du signal luminance auquel on superpose le signal chrominance

7 – Compression du signal

Tout d’abord il faut revenir au début donc à la télévision analogique noir et blanc

Supposons que nous désirions transmettre une image en noir et blanc, avec une très grande définition. Nous

considérons qu’une image en 625 lignes (définition verticale) donne un résultat satisfaisant.

L’image de télévision étant au format 4/3, la définition horizontale doit être :624 × (4/3) = 830 points.

Cette notion de définitions horizontale et verticale peut être traduite par le nombre de points à transmettre.

Ainsi dans notre cas, nous devons transmettre : 625x 830 = 520 000 points par image

Or, on transmet 25 images par seconde (en 50 demi images ou trames), le nombre total des points transmis

par seconde est donc :520 000 x 25 = 13 000 000 points / s

L’image la plus fine que l’on puisse obtenir avec deux points est constituée d’un point blanc suivi d’un point

noir. Or, le point blanc correspond à l’alternance positive du signal vidéo et le point noir à l’alternance

négative de ce même signal vidéo. La période du signal est donc composée de deux points.

La fréquence maximale du signal vidéo donc la bande passante nécessaire pour transmettre cette

information sera égale à : 13.000.000/2= 6 500 000 Hz = 6,5 MHz

Canaux TNT français

Canal

UHF Fréquence

Canal

UHF Fréquence

Canal

UHF Fréquence

Canal

UHF Fréquence

21 474 MHz 31 554 MHz 41 634 MHz 51* 714 MHz

22 482 MHz 32 562 MHz 42 642 MHz 52* 722 MHz

23 490 MHz 33 570 MHz 43 650 MHz 53* 730 MHz

24 498 MHz 34 578 MHz 44 658 MHz 54* 738 MHz

25 506 MHz 35 586 MHz 45 666 MHz 55* 746 MHz

26 514 MHz 36 594 MHz 46 674 MHz 56* 754 MHz

27 522 MHz 37 602 MHz 47 682 MHz 57* 762 MHz

28 530 MHz 38 610 MHz 48 690 MHz 58* 770 MHz

29 538 MHz 39 618 MHz 49* 698 MHz 59* 778 MHz

30 546 MHz 40 626 MHz 50* 706 MHz 60* 786 MHz

8 MHz par canal de base ;

Calculons le débit en numérique : 13.000.000 pixels en N&B×(1pour la luminance+0.5 pour chaque

chrominance)×8 bits = 13.000.000×2×8 =208 Mbits/s.

Si l'on prend en compte le critère de Nyquist, un débit de 200 Mbits/s nécessite peut être correctement

transmis un canal de 40 MHz et on n’a le droit qu’à 8 MHz. Il faut donc réduire le débit numérique pour

que le canal soit le plus petit possible pour faire rentrer un ou plusieurs programmes dans une bande de 8

MHz, d’où la nécessité d’une compression par un facteur de 20, 30 ou 40.

MPEG, sigle de Moving Picture Experts Group, est le groupe de travail d’experts chargé du

développement de normes internationales pour la compression, la décompression, le traitement et le codage

de la vidéo, de l’audio et de leur combinaison, de façon à satisfaire une large gamme d’applications.

La réduction de débit est possible car deux images vidéo successives sont souvent très voisines : si les

images sont proches, le MPEG ne code que ce qui a changé d’une image à l’autre et si les images sont très

différentes, le MPEG code l’image complète La réduction de débit est très impressionnante car le MPEG fait

passer le débit de 270 Mbits/s à 4 Mbits/s (rapport de 67 !) avec une perte de qualité quasi insensible.

L’occupation du canal est bien meilleure, puisque avec une même largeur (8 MHz) on transmet 6 chaînes en

qualité «normale» (ou 3 chaînes en haute définition). Les émissions de la TNT se font donc dans la bande

470 à 694 MHz.

La composition des multiplex après le 05 avril 2016, à la suite du passage en diffusion HD (Mpeg4)

avec un format de diffusion 16/9

• Multiplex R1 (GR1) | Canal 43 (650 MHz) | PAR : 191,86 kW

• Multiplex R2 (NTN) | Canal 58 (770 MHz) | PAR : 144,87 kW

• Multiplex R3 (CNH) | Canal 35 (586 MHz) | PAR : 107,89 kW

• Multiplex R4 (Multi 4) | Canal 39 (618 MHz) | PAR : 139,95 kW

• Multiplex R5 (MR5) | Canal 30 (546 MHz) | PAR : 191 kW

• Multiplex R6 (SMR6) | Canal 34 (578 MHz) | PAR : 118,03 kW

• Multiplex R7 | Canal 46 (674 MHz) | PAR : 100 kW

8 – Ecrans

Le pixel de l’écran cathodique

Les 3 faisceaux d’électrons :

•traversent au cours du balayage

les trous du masque

•tombent chacun sur les

luminophores qui lui

correspondent

•excitent les luminophores R,V,B

de l’écran qui émettent une

lumière colorée

Le pixel de l’écran plasma

Les 3 couleurs sont produites par 3

substances émettant de la lumière

lorsqu’elles sont bombardées par

des électrons

Le pixel de l’écran LCD

La lumière blanche d’un tube

fluorescent est filtrée par 3

filtres R, V et B. L’intensité de

la lumière est commandée par

des cellules à cristaux liquides

dont l’opacité dépend du signal

électrique appliqué

Cette technologie s’est

généralisée sur la plupart de nos

écrans quotidiens : téléphones

portables, moniteur

d’ordinateur, appareils photos,

machines à laver, le LCD est

partout.

9 - Définition

SD ; 720×576 (4/3)

HD : 1280×720 (16/9)

UHD ou Full HD : 1920×1080 (16/9)

10 - L'émetteur de Roc'h Trédudon

L'émetteur de Roc'h Trédudon est un pylône de transmission TDF. Il dessert pour l'émission de la

télévision hertzienne la majeure partie du Finistère et une partie des Côtes-d'Armor, dans les zones en « co-

visibilité ». Il y a des réémetteurs pour couvrir les zones « blanches » (cuvettes). En raison de son altitude et

du fait de l'absence d'obstacle sur la surface de la mer, cet émetteur est aussi reçu dans une partie du Sud-

Ouest de l'Angleterre. Le sommet de la tour se trouve à 603 mètres d'altitude.

C'est le point le plus élevé de toute la Bretagne.

- Morlaix - Le Créou.

L'émetteur MORLAIX (latitude : -3.825278, longitude : 48.579444) permet une

couverture pour la télévision numérique terrestre de la commune de MORLAIX à

88%.

9 - L'antenne réception

L’antenne dipolaire, élaborée par Heinrich Rudolph Hertz vers 1886, est une antenne constituée de deux

brins métalliques, alimentée en son milieu et destinée à transmettre ou recevoir de l'énergie

électromagnétique

Antenne isotrope

L'antenne isotrope est un modèle théorique qui sert de référence pour le calcul du gain des antennes. On la

représente comme un point dans l'espace qui rayonnerait de la même façon dans toutes les directions. Son

gain est de 1 ou, exprimé en décibel, il est de 0 dBi (décibel par rapport à l'antenne isotrope).

Analogie avec un luminaire

Une façon pratique de comprendre ce qu'est le gain

d'une antenne est de faire une expérience avec une

lampe de poche. L'ampoule nue rayonne dans toutes les

directions (ou presque). Le flux lumineux est le même

quelle que soit la direction.

Si on place un réflecteur derrière cette ampoule, les

rayons lumineux vont être concentrés vers une direction

privilégiée. La puissance dissipée est la même mais

l'éclairement dans l'axe du réflecteur sera plus élevé au

détriment des autres directions, en particulier de l'arrière du réflecteur. Pour les antennes, un phénomène

identique se produit. Par exemple, le dipôle demi-onde rayonne principalement dans le plan perpendiculaire

à son axe et pratiquement pas dans le prolongement des brins comme sur la figure ci-contre. Le fait de

concentrer l'énergie rayonnée dans une ou plusieurs directions privilégiées a le même effet qu'une

augmentation de la puissance émise : un gain de 3 décibels au niveau de l'antenne équivaut à doubler la

puissance émise : un gain de 3 décibels au niveau de l'antenne équivaut à doubler la puissance de l'émetteur.

L'antenne Yagi ou antenne Yagi-Uda (du nom de ses inventeurs, Hidetsugu Yagi et Shintaro Uda) est une

antenne à éléments parasites utilisable des HF aux UHF. Mécaniquement simple à réaliser, elle est très

utilisée en télévision terrestre, en liaisons point à point et par les radioamateurs. Elle fut inventée peu avant

la Seconde Guerre mondiale et utilisée pour les premiers radars.

Hidetsugu Yagi (1886 1976) est un ingénieur électricien japonais. Travaillant à l'université du Tōhoku, il

rédige plusieurs articles en anglais qui introduisent les principes d'un nouveau type d'antenne mis au point

par son collègue Shintarō Uda.

L'antenne yagi est une antenne directive dont le gain

est supérieur à celui du dipôle dans la direction avant

et inférieur dans la direction arrière.

Elle se compose de :

- un dipôle demi-onde, alimenté comme il se doit en

son milieu, c'est l'élément radiateur

- un (ou plusieurs) élément réflecteur, non alimenté

- un (ou plusieurs) élément directeur, non alimenté

Les éléments non alimentés sont qualifiés de

"parasites"

Gain avant en fonction du nombre d'éléments

Gain = 5 dBi Gain = 6 dBi

10 – L’antenne émission

Antenne Panneau TV 13 dB Large bande UHF Antenne de Télévision Bande UHF Fréquence de 470 - 860MHz