II- Etude du Signal Vidéo et de sa transformation en informations

A- Introduction - Bases

Pour coder et transporter les informations nécessaire à l’affichage d’une image spécifique sur l’écran du téléviseur, on utilise un signal modulé. Plusieurs informations sont nécessaires pour faire apparaître une image sur l’écran du téléviseur. Elles sont de deux types : des informations vidéo et des informations de service. Pour que les informations que transporte le signal puissent être comprises par tous les téléviseurs, il est nécessaire que les émetteurs de programmes et les récepteurs adoptent une norme, un standard définissant les « règles de codage ». Dans le domaine du transport de l’information par voie hertzienne, ce sont les signaux vidéo composites qui sont utilisés. Plusieurs catégories de ces signaux existent, selon les informations qui sont envoyées. Le signal vidéo composite CVBS (Color Video Blanking Synchro) est celui utilisé dans la télévision hertzienne. Il transporte une information de luminance c’est à dire du niveau d’éclairage) et une information de chrominance (de couleur) en même temps. L’autres principal signal vidéo composite existant est le signal Y/C, avec lequel les signaux de luminance et chrominance sont séparés (Il est produit par des appareils -lecteur DVD, magnétoscopes, caméscopes- reliés à la prise nommée S-Vidéo.). En plus de l’adoption du signal CVBS, il a fallu choisir une norme pour le codage des couleurs (chrominance). Le standard de codage de chrominance français est le SECAM (SEquentiel Couleur A Mémoire). Les autres sont le PAL, utilisé en Europe, et le NTSC, utilisé aux USA et en Asie. Par ailleurs, plusieurs normes déterminent le format d’émission du signal : par exemple L pour la France, B, G, I… Nous décrypterons particulièrement le signal français CVBS SECAM en norme L.

B- Correspondances entre l’image et le signal vidéo

Nous allons maintenant maintenant voir comment un signal peut transporter des informations. Tout d’abord, un signal, lors de sa transmission est une ondes électro-magnétiques. A la réception, à l’antenne, c’est un courant électrique, avec des caractéristiques telles qu’une tension, une fréquence…
Au départ, c’est l’ensemble HF qui reçoit le signal capté par l’antenne. C’est le tuner. Son rôle est d’extraire les données d'une chaîne parmi toutes les celles qui sont transmises en même temps. En sortie, il délivre un signal à fréquence intermédiaire, qui a la même forme générale pour toutes les chaînes. Ce signal est appliqué aux amplificateurs FI image et, après détection, nous obtenons le signal vidéo composite qui est appliqué à l’ensemble de décodage. C’est également à cet endroit que le son est extrait puis envoyer aux amplis des hauts-parleurs…
Mais décomposons ce signal vidéo : il contient en fait deux informations : la luminance et la chrominance. Pour commencer, nous allons parler du signal de luminance.

1- La luminance

Qu’est-ce que c’est ? La composante de luminance traduit les variations d’éclairement des différents points de chaque ligne constituant une trame. Voici la variation du signal en fonction des changements de lumière : plus l’objet est éclairé, plus le niveau de blanc est fort et le niveau du signal augmente. En revanche lorsque l’image tend vers le noir, le niveau du signal diminue.

La luminance : variation de la luminosité

Une remarque : Comme nous pouvons le voir, le niveau du noir ne correspond pas au niveau le plus bas du signal. En fait la zone entre 0% et 30% de l’amplitude maximale du courant sert à envoyer des signaux de services.

Caractéristiques d'une ligne

L’une des principale différence antre le PAL et le SECAM est que ce dernier est à modulation négative. Cela signifie que le niveau de tension maximum correspond au noir, et le minimum au blanc. (voir p11 bleu). Ceci a pour conséquence principale que si le signal vidéo est mal reçu à cause d’une mauvaise réception à l’antenne, les parasites qui s’afficheront à l’écran ne seront pas blancs, mais noirs. Or des points noirs sont beaucoup moins visibles que des blancs, puisque le noir est caractérisé par l’absence de couleur, et s’adapte donc mieux avec les couleurs qui entourent le point. Ceci est l’un des atouts du PAL, souvent diffusé en norme G ou B (modulation négative) par exemple…

Modulation négative

Nous allons maintenant voir une image et le signal correspondant :

Image et luminance

Ce dessin représente une image à analyser et le signal électrique correspondant à l’analyse de la ligne A - G de la photographie. On s’aperçoit que la fréquence de ce signal est constamment variable et peut aller d’une fréquence nulle si l’image analysée est une surface de brillance uniforme (qui se traduit par une tension continue), à une fréquence maximum qui sera atteinte quand nous explorerons successivement des plages de brillance différente, par exemple des éléments blanc, noir, blanc, noir… tout au long de l’image, dans le sens horizontale comme dans le sens vertical.