tv numérique 1972 / 1982

TV Numérique

1972 / 1982

La contribution industrielle de Thomson

(R.Boyer)

Réunion AHTI-03/03/05

Références

Histoire de la Télévision professionnelle et industrielle en France de 1930 à 1990

par M.Favreau ( Ancien Ingénieur en Chef à TVE)

D’une 1ère expérience mondiale de production/ post-production complète en TV numérique à la réalisation d’un studio numérique à la SFP

par M.Oudin, A.Cherouvrier & P.Régnier (SFP)

TV Numérique 1972-1982 Les étapes industrielles

Travaux de R&D

pour assurer la transition des technos analogiques vers technos

numériques dans la chaîne de l’audiovisuel, avec les

Réalisation

des premiers C/AN et C/NA en 1973,

d’équipements traitant le signal composite (>îlots numériques),

des démonstrateurs, prototypes, qui ont servi à valider :

- les principes du traitement en composantes en production/post

production et enregistrement,

- les principes de leur codage pour diffusion et transport contribution,

Industrialisation

Équipements de série à partir des années 86.

TV Numérique 1972-1982

Les étapes industrielles

Concernant les réalisations,

• les dates illustrant les réalisations des Recommandations CCIR et leur finalisation vont quelque peu au-delà de la période considérée 72-82,

>> le temps aux industriels de la profession de mettre en place investissements et moyens (études, formation aux techniques numériques, marketing, développement , fabrication..) en phase avec l’évolution des technologies(ASIC, CIs -mémoires en particulier) et avec la demande du marché.

• Le groupe Thomson, parmi les industriels concernés, a joué un rôle non négligeable avec LER, TVE/TBS puis TMM,

>> LER a été le principal intervenant dans la décennie 72/82 et a contribué ensuite à l’effort d’industrialisation de TVE /TBS, et aussi TMM en final

TV Numérique 1972-1982 Les toutes premières réalisations(1974-1978)

• Convertisseur de standard 625L/819L(73-74)

Etude pilotée par CCETT pour TDF Cognacq Jay

Algorithme Guinet (13/17)- Base de temps /Genlock .

• Codage composite (boîtes noires 75-78..)

Synchroniseurs /correcteurs base de temps pour asservissements sources(magnétoscopes en particulier ), Réducteurs bruit de fond

>> Interfaçage avec éléments de la chaîne analogique (signal SECAM,PAL ou NTSC) par l’intermédiaire de C/AN & C/NA à la

fréquence d’échantillonnage 4 Fsc (17,75MHz).

• Codage composantes

Nouvelle dimension avec échantillonnage et codage/décodage du signal vidéo composantes (Y,CR,CB),selon structure dite alors 2+1+1

>> 1ères réalisations de modules interface Matrice RVB/YDrDb/CA/N et réciproquement

TV Numérique 1972-1982 Le 4/2/2 ou Recommandation CCIR 601(1982)

• La normalisation du codage composantes(1981/1982)

Suite à étude approfondie effectuée au CCETT et après moult discussions SMPTE/UER/CCIR

>>consensus trouvé autour du système dit 4-2-2 (Rec 601 du CCIR) pour régir résolution Systèmes TV 50HZ / 60 Hz (702 points utiles/ligne,576 ou 480 lignes utiles),

Fréquence échantillonnage Signaux Luminance Y : 13,5MHz,

Signaux Chroma CR et CB : 6,75MHz, quantification à 8 bits

Débit brut global du signal 4-2-2 : 216Mb/s,

Pour des applications particulières à débit limité, possibilité d’utiliser

* un 4-1-1 avec définition / fréquence échantillonnage moitié pour signaux de chroma,

* un 4-2-0 signifiant une transmission alternée ligne à ligne des signaux de Chrominance (compatible système SECAM).

TV Numérique 1972-1982 Le 4/2/2 ou Recommandation CCIR 601

• La sérialisation (transport informations sur un seul câble)

Mise en série des signaux 4,2,2 numérisés (Y,CR,Y,CB,Y,CR,etc ) pour l’interconnexion d’équipements -300m sur câble KX8 - et enregistrement).

- codage 8B/9B proposé dès 1980 (JL Grimaldi-TCSF/LER): Adjonction d’un 9ème bit par mot pour s’affranchir de la composante continue et récupérer facilement l’horloge pour la dé-sérialisation (>>débit porté à 243Mb/s )

Le CCIR, plus tard sur proposition USA/Japon préfèrera un codage numérique à 10 bits par mots offrant plus de possibilités pour

- enregistrer plus facilement , en particulier les signaux composites numériques

- améliorer le traitement du signal video numérisé à la source, en particulier conservation intégrale de la qualité des signaux issus CCD grande dynamique (S/Beff >56db).

TV Numérique 1972-1982 Le 4/2/2 ou Recommandation CCIR 601

• (suite)

- augmenter la précision des traitements en post-production

- accroître la capacité transport données auxiliaires dans intervalle suppression (16 canaux audio par exemple),

Le débit du signal série est alors porté à

- 270Mb/s pour 4-2-2,

- 143Mb/s pour NTSC,

- 177Mb/s pour PAL

La norme finale précise les mots d’interfaçage entre équipements :

>>liaisons parallèles à 10 bits ou liaisons série avec l’embrouillage spécial permettant la récupération d’horloge.


Le 1er démonstrateur 2+1+1(1979)

• Mélangeur & Effets Spéciaux

En 1978, en coopération étroite avec CCETT, TCSF/LER étudie les premiers maillons d’une chaîne de traitement numérique pour RégieTV :

éléments de commutation et mélange utilisant directement les composantes (R,V,B /Y,CR,CB ) avec distribution parallèle

générateur d’effets spéciaux (2D) utilisant toutes les possibilités offertes par une mémoire d’image.

> En 1979 ,après exploitation pendant quelques mois par les services techniques de TDF(Issy les Moulineaux), cet ensemble est présenté en public au Symposium de Montreux.

Max Debrenne, ingénieur à la SFP, passionné par ces nouvelles techniques, réalise une production live conçue pour mettre en valeur les nouveaux effets:‘‘La Bande à Basile’’.

TV Numérique 1972-1982 1ère réalisation d’envergure 4/2/2 (1985)

• Régie numérique 4/2/2

En 1980,TVE avec LER a pris une assez bonne avance sur ses concurrents dans le traitement numérique du signal vidéo en composantes.

Suite aux résultats obtenus avec le démonstrateur installé dans labos TDF à Issy en79, il est décidé en 1981 la réalisation d’un prototype expérimental complet de production en numérique à la norme 4-2-2 (encore en discussion au CCIR à cette date) devant comporter entre autres add on, les interfaces série et magnétoscopes numériques,

Avec le soutien des principaux organismes Français de Télévision et la participation du Ministère de l’industrie et de TCSF, en collaboration étroite avec TDF, SFP et CCETT, LER et TVE vont fournir courant1985 tous les éléments constitutifs d’une Régie d’exploitation entièrement numérique.


1ère réalisation d’envergure 4/2/2

• (suite)

Une tentative de coopération initiée en 1983 entre Bosch-Fernseh et TVE pour la numérisation des magnétoscopes analogiques ne donne pas les résultats escomptés,

Bosch-Fernseh reprend le problème de l‘enregistrement à la base et délivre ses 1ers magnétoscopes numériques en 1985,

Après recette effectués à TVE et une première production en numérique (la 1ère au monde) par SFP (co-production Polygram, TF1, SFP en mai 85 du Videoclip ’Nous Deux’’).

>> l’ensemble prêt pour exploitation est installé dans les locaux de FR3 à Rennes en Septembre 85 où il constitue alors le 1er studio numérique expérimental permettant à la fois une exploitation en vraie grandeur et un suivi technique permanent par les spécialistes CCETT et LER.


1ère réalisation d’envergure 4/2/2

• (suite )

l’usage de l’installation a permis de vérifier les résultats escomptés:

- en tournage, possibilité de substantielles économies sur le plan des équipements (moins de sources ) et sur le plan exploitation (moins de temps perdu par les artistes),

- en post-production, la création artistique est bien soutenue par l’enchaînement des traitements (nombreuses générations magnéto possibles, élargissement considérable éventail effets spéciaux, corrections colorimétriques, possibilités de cadrage, de phasage ,effets d’enchaînements … )et qualité finale au rendez vous

>> Cette 1ère installation opérationnelle en France, et même dans le monde a obtenu rapidement la faveur d’un grand nombre d’utilisateurs français et étrangers; elle sera suivie de nombreuses installations similaires et même beaucoup plus importantes .

TV Numérique 1972-1982 Exemple de réalisation

SFP – Videoclip ‘Nous Deux’

• Les attendus du cahier des charges :

Pour réaliser un vidéogramme, le numérique doit simplifier le tournage proprement dit, les traitements complexes doivent être réalisés en post-production

> pas question donc de réaliser une production en numérique en parallèle d’une production en analogique ni de faire une en numérique une production complète prévue en analogique du fait des risques ( 1ère expérience)

> mais il fallait cependant un produit commercial pour être crédible.

• D’où l’idée du Vidéoclip ‘Nous Deux ‘ ( interprétée par Jesse Garon sur un thème rétro des années 60 )

• Production très simple (en studio, mono-caméra 1515, pas de régie, pas de décor, quelques accessoires, une interface numérique avec un magnéto Bosch Fernseh)

• En post-production, création des fonds de décor par traitement graphique associé au traitement d’image de la régie numérique >> étalonnage colorimétrique, multi-générations, incrustation à postériori ..)

• Tous les plans ‘Avant‘ sont réalisés sur fond bleu avec éclairage soigné (très important pour la réalité des ombres et la qualité d’incrustation à postériori !)

Quelques plans ‘ Fonds ‘sont tournés sur plateau (décors dessinés ou maquettes ) mais la plupart seront produits directement en post-production



• Séquence 1/2/3

Incrustation à postériori de sujets animés sur fonds animés à partir de signaux enregistrés et lus sur magnétos

– Incrustation (1) réalisée directement à partir plan avant (3) tourné sur fond bleu

– En analogique, il eut fallu un magnéto supplémentaire pour enregistrer le signal mobile de découpe (cache 2) afin d’être lu synchrone au moment de l’incrustation en post prod.

• Séquence 4/5/6

Créations de décors à postériori

– Le décor scène (4) est dessiné à postériori (5) à partir du plan tourné sur fond bleu( 6) et lu sur magnéto en ‘arrêt sur image’ qui est ensuite animé dans le mélangeur et complété par le juke box incrusté

TV Numérique 1972-1982 SFP – Videoclip ‘Nous Deux’


• Séquence 7/8/910/11/12/13/14

Utilisation optimisée du générateur d’effets spéciaux à mémoire d’image

- A partir fond animé (7) issu d’un enregistrement de plans successifs pris par une caméra, des incrustations successives de l’image de la voiture lue sur magnéto (8) sont réalisées :

> le Générateur Numérique d’Effets (GNE) recadre l’image de la voiture et par ailleurs la fait avancer sur la route (9/10/11)

> C’est encore le GNE qui change le format de la voiture (12/13) et qui la fait passer de gauche à droite à l’intérieur du décor (14)



• Séquence 15/16/17/18

Insertion d’images de synthèses

- création de l’animation lumineuse (15) réalisée par palette graphique

- création de caches pour limiter incrustations (le cache (16)permet de faire passer

un personnage (17)derrière un élément du décor(18) entièrement composé et

animé en post prod


• Séquence 19/20/21/22/23/24

Générations en cascade sans détérioration

- Animation d’un plan caméra ou Analyseur d’images fixes (AIF) par création d’étoiles scintillantes et faisceaux mobiles (animés par GFE )(19et 20)

- Incrustation de la voiture (21 )

- Création de phares pour la voiture (22 ) au Générateur de Formes Electroniques (GFE )

- Incrustation image noir et blanc dans ‘écran drive in ‘(23, image qui elle-même est déjà le résultat de 2 générations (24)

TV Numérique 1972-1982 Réalisations 4/2/2 de série(1987 et au-delà)

• Première réalisation commerciale

la Régie 16 de la SFP aux Buttes Chaumont, livrée en mai 1987. La pièce maîtresse est le Mélangeur TVE (TTV 5650) à 24 entrées autour duquel s’articulent:

- des équipements RVB analogiques : 5 caméras 1525C & 1624, 4 sources extérieures(Télécinés, AIF, autres),1 Générateur caractères Quantafont ,1 Palette graphique Paintbox) aux sorties codées ou transcodées en numérique,

- des équipements numériques : 1 AIF à barrette CCD, 1 système graphique 3D, 3 magnétos numériques (SONY DVR 1000), 1 disque numérique R/W, 1 Générateur effets spéciaux Ampex(ADO), 1 correcteur colorimétrique, 2 synchroniseurs,

- 1 Grille série 10x6 pour gestion R/W magnétos numériques.

TV Numérique 1972-1982 Réalisations 4/2/2 de série

• (suite)

Détails du mélangeur numérique TTV 5650

- Traitement numérique série 243Mb/s,

- Grille 24x16: 24 entrées dont un fond noir/ 4 sorties

- 2 unités de mélange:

• Mélange primaire à 4 plans :2 plans sujet /2 plans fonds avec fondus enchaînés / contrôle sur sorties Actuel/Futur,

• Mélange final sur sorties Preset/Program,

- Accessoires:

- 4 x GFE, 3 x générateurs de découpe ( incrustateurs),

- Système de mémorisation des effets servant pour programmation des effets complexes.

TV Numérique 1972-1982 SFP-Régie16

TV Numérique 1972-1982 SFP- Régie 16


Réalisations 4/2/2 de série

• (suite)

Sur le plan opérationnel,en exploitation, cette régie d’avant-garde a remporté, elle aussi, un vif succès,

Sur le plan technique, quelques difficultés ont été rencontrées dans l’utilisation des sérialiseurs/de-sérialiseurs à 243 Mb/s dont la mise au point a été délicate.

Ils ont été remplacés en 1988 par des sérialiseurs/dé-sérialiseurs de la seconde génération sur la base de la norme 10bits/mot portant le débit à 270 Mb/s.

Par la suite ,Télécinéma à traitement numérique et Générateurs d’images de synthèse compléteront avantageusement l’environnement des sources du mélangeur et du générateur effets spéciaux(cf production ’’Le Corbusier’’de J.Barsac avec Thomson Digital Image ),



• Gamme de matériels

A partir de 1987, TVE a développé & industrialisé toute une gamme

de matériels numériques… plus sophistiqués, plus compacts :

- Mélangeurs (gamme Impuls),avec GFE, incrustateurs,

Générateurs d’effets spéciaux, Systèmes graphiques

- Convertisseurs de définition ou de format, Correcteurs

colorimétriques, photothèques, etc ,

- Interfaces Codage A/N-N/A, Distributeurs de signaux

(sérialiseurs/dé-sérialiseurs, Emetteurs/Récepteurs FO ..).

TVE est devenu TBS(Thomson Broadcast Systems) à partir de 1988.

En 93, TBS avait commercialisé plus d’une cinquantaine de studios

numériques de par le monde sans compter les cars de reportage

équipés en numérique.



• Equipements de prise de vue à base de senseurs solides

Il faut noter le progrès des analyseurs solides ( barrette,matrice)et leur utilisation dans les équipements de prise de vue est concomitante de la mise en exploitation des 1ères régies numériques et de la généralisation des paramètres de la norme 4-2-2:

- Analyseur de diapositives TTV 2710 à barrette CCD 2048 points avec mémoire d’image,

- Caméra CCD TTV1640 en 1986 (équipée de senseurs Sony)pour applications reportage et studio avec CCD résolution 500 points,

- Caméra CCD TTV1647 en 1988 avec CCD résolution 720 points,

- Télécinéma à barrette CCD avec mémoire d’image (OEM Rank Cintel),


• En conclusion

L’avènement de la TV Numérique à partir des années 80 a bouleversé complètement les méthodes d’exploitation,

>> Il est devenu possible de pratiquement tout faire, en post–prod,

>> En réalisant séquentiellement des « rushes » à l’aide d’une caméra unique, on se rapproche des méthodes de prod cinématographiques,

>> Beaucoup plus souples que les réalisations pseudo-direct à partir des grands studios utilisés jusqu’alors, ces nouvelles méthodes permettent des incrustations à postériori, des rectifications de cadrage, des retouches de couleurs, des effets spéciaux à 2 et 3 dimensions etc ..

>> et tout ça avec un accroissement plus que sensible de la qualité !


• (suite)

De par l’étendue des « manipulations » autorisée pour la production

des images et la qualité des programmes résultants, on comprend

aisément que, dans la foulée, les techniques numériques aient été

au cœur

des développements des projets Euréka TV améliorée / TVHD

dans la décennie suivante (1983/1993), avec les techniques de

confinement de spectre pour diffusion des composantes TV

jusqu’au téléspectateur, … tout comme elles le seront encore

dans le cadre du programme DVB , dans la décennie qui suivra

(1994/2004) avec la diffusion numérique des programmes TV au

consommateur .

tv numérique 1972 / 1982

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