Le signal vidéo dans l’émission monochrome

Le moyen classique utilisé pour regarder les émissions télévisées est d’avoir un poste de télévision, de le brancher à une prise électrique et à une antenne de réception. Il y a aussi les émissions diffusées par les chaînes payantes dans lesquelles un décodeur est nécessaire : il s’agit de la télévision par satellite, qui exige une antenne parabolique, et de la télévision câblée. En 1990, l’idée de diffuser les programmes de radio et de télévision sur Internet est née aux Etats-Unis. Internet n’avait pourtant pas été conçu pour supporter cet aspect de transmission en temps réel, d’autant plus que la vidéo et l’audio sont volumineux et exigent des débits très importants. Sur Internet, le protocole utilisé est HTTP (HyperText Transfer Protocol). Une brève description de ce protocole est que le client envoie sa requête au serveur, ce dernier présente sa réponse, et la communication est interrompue. La Télévision sur Internet se fait en temps réel et ne peut pas tolérer de telles interruptions. Il fallait donc adapter Internet pour pouvoir faire transiter, en temps réel, l’audio et la vidéo.

Depuis son invention, l’émission TV n’a pas cessé d’évoluer, une évolution qui se manifeste par des modifications appliquées aux signaux vidéo et audio. L’évolution la plus remarquée est le passage de l’émission monochrome (Noir et Blanc) vers l’émission couleur. Dans l’émission monochrome, seul un signal dit de luminance caractérise l’image et selon les techniques utilisées dans divers pays pour son émission, on définit le standard comme D, B, K, K’, L, etc. A l’arrivée de l’émission couleur, des signaux dits de chrominance forment, avec le signal de luminance, les éléments nécessaires pour une image. Selon les procédés d’émission des signaux de chrominance, on définit le système de couleur comme NTSC, PAL et SECAM. Une émission de télévision est donc caractérisée par deux grands paramètres : le standard et le système de couleur. Les signaux dits de luminance, de chrominance, ainsi que d’autres types de signaux qui composent le signal de télévision seront abordés dans les paragraphes plus loin de ce chapitre.

Le signal analogique de télévision

Le signal émis à partir d’un émetteur de TV est divisé en deux parties distinctes :
• la partie audio,
• la partie correspondant aux informations image : le signal de luminance, le signal de chrominance et les signaux de synchronisation.

Le signal audio
Le signal audio occupe la bande de fréquence de 40 Hz à 15 Khz. Il doit être reproduit en phase avec l’image. En général, le signal audio en TV est unique, mais certains standards comme B et G autorisent l’émission d’un ou plusieurs signaux audio. Ces signaux pourront être le canal gauche et droite pour un son en stéréophonie par exemple .

Le signal vidéo
Le signal vidéo diffère de par sa structure selon que l’émission se fait, soit en monochrome, soit en couleur.

Le signal vidéo dans l’émission monochrome

Dans le cas d’une émission monochrome, l’image est en noir et blanc. Elle peut être reproduite à partir de la luminance des différentes parties qui la composent, c’est-à dire de leur caractère clair ou sombre. A chaque valeur du signal vidéo (désigné par Y ou EY) correspond une nuance de gris comprise entre le blanc et le noir. Le signal de luminance est encadré de tops de synchronisation ligne qui précisent la position des bords gauche et droite de l’écran .

Le signal vidéo dans l’émission couleur

Le système couleur repose sur la décomposition d’une image colorée en trois composantes couleurs fondamentales : Rouge-Vert-Bleu. Comme en système monochrome, on doit assurer la transformation de ces images d’une seule teinte en trois signaux électriques désignés souvent par ER pour l’image rouge, EV pour l’image verte et EB pour l’image bleue. On n’émet pas directement et intégralement ces signaux mais plutôt leur différence entre la luminance ; les signaux (EB-EY) et(ER EY) représentent les bases des signaux de chrominance. Avec ces signaux de différence, l’amplitude des signaux de chrominance est faible devant l’amplitude du signal de luminance et cet aspect contribue à protéger le récepteur noir et blanc des reflets chatoyants lorsqu’il s’agit d’observer l’image en noir et blanc.

Le signal de luminance dans l’émission couleur
A l’arrivée du système couleur, la condition de compatibilité est exigée : un récepteur TV noir et blanc doit pouvoir recevoir en noir et blanc, une émission couleur. Un signal est donc nécessaire au récepteur noir et blanc, c’est le signal de luminance en émission couleur. Il est obtenu par la combinaison des signaux EV, EB, ER, selon la proportion suivante :

EY=0,30 ER + 0,59 EV+ 0,11 EB (1.01)

Ces proportions sont valables pour tous les systèmes couleurs. On remarque ici l’avantage des signaux de différence ; En effet, ces différences deviennent nulles chaque fois que le point de l’image explorée est blanc, gris ou noir : les signaux de chrominance disparaissent. Par exemple, pour un point blanc, ER=EV=EB=1 et EY=1, d’où EB – EY=0 et ER – EY=0.

Les signaux de chrominance en émission couleur
Comme il faut rajouter au signal de luminance les deux signaux de base de couleur (EY – EB) et (EY – ER) et qu’il n’y a qu’une seule voie, un codage doit être entrepris. C’est là qu’interviennent les systèmes et leur propre originalité. Dans tous les systèmes de télévision couleur, les signaux de chrominance sont insérés dans le haut du spectre de luminance pour diminuer encore l’influence sur la luminance. Et l’information de chrominance est portée par une sous-porteuse chroma modulée par les signaux de couleur.

Les signaux de chrominance dans le système NTSC

Divers paramètres, tels que la sensibilité de l’œil, le respect du niveau du signal pour éviter la surmodulation, ont été pris en compte pour aboutir aux composantes du signal de chrominance dans le système NTSC :

EI = 0,74.(ER – EY) – 0,27.(EB – EY) = 0,21 ER – 0,52 EV + 0,31 ER (1.02)
EQ=0,48. (ER – EY) – 0,41. (EB – EY)= 0,6 ER – 0,28 EV – 0,32 ER (1.03)

Une onde sinusoïdale de fréquence fsc =3, 58 Mhz est modulée selon DSB-SC (Double Side Band Suppressed Carrier) par le signal EQ. Une autre onde de même fréquence, mais déplacée de 90° par rapport à la précédente, est modulée de la même manière par le signal EI. La superposition des deux signaux donne l’information de chrominance. L’expression du signal résultant est alors :

EC = OP (t) = EI sin (2πfsct) + EQ cos (2πfsct) (1.04)

Les signaux de chrominance dans le système PAL

Dans le système PAL, les composantes du signal de chrominance sont les suivantes:
EU = 0,49. (EB – EY) (1.05)
EV = 0,87. (ER – EY) (1.06)
Le signal EU module en DSB-SC une onde de fréquence 4,43 MHz, et EV (ou –EV) module de la même manière une onde de même fréquence mais déphasée de 90° et la superposition de ces signaux donne l’information de chrominance. L’expression du signal de chrominance est alors :

EC = EU sin (2πfsct) ± EV cos (2πfsct) (1.07)

Le système PAL est une amélioration du système NTSC en apportant une méthode pour éliminer l’erreur de phase mais l’amplitude du signal de chrominance résultant est beaucoup plus importante qu’en système NTSC, ce qui confère au système PAL, une forte saturation en couleur.

Les signaux de chrominance dans le système SECAM

Dans le système SECAM, les composantes du signal de chrominance sont désignées par DB et DR qui sont définies comme suit :
DB = -1,9. (EB – EY) (1.08)
DR= 1,5. (ER – EY) (1.09)

A la différence avec les systèmes NTSC et PAL, le système SECAM utilise une émission séquentielle de signaux de chrominance. En effet, dans ce système, on émet alternativement le signal DB et DR pour deux lignes consécutives. On dénomme alors une ligne comme « rouge » lorsque DR est émis, et « bleue » lorsque c’est DB qui est émis. Dans le cas d’une ligne rouge, le signal DR module en fréquence une porteuse de fréquence fOR=4,40625 Mhz avec une excursion de fréquence ΔfOR =280 Khz et pour une ligne bleue, DB module en fréquence une porteuse de fréquence fOB = 4,25 Mhz avec une excursion de fréquence ΔfOB = 230 Khz.

EC= 0,07 cos 2π [fOR + ΔfOR(∫DR dt ) ] pour la ligne « rouge » (1.10)
EC=0,07 cos 2π [fOB + ΔfOB(∫DB dt ) ] pour la ligne « bleue » (1.11)

Dans tous les systèmes couleur, sur le palier arrière de suppression ligne, on transmet un signal alternatif sinusoïdal de fréquence fOR ou fOB, pour identifier que le signal de chrominance émis pendant cette ligne est DR ou DB.

Les signaux de synchronisation:
Pour assurer la synchronisation entre le système d’acquisition (le balayage de l’écran) et le système de reproduction (tube cathodique à l’écran), on ajoute des informations supplémentaires, dites de synchronisations au signal vidéo résultant de l’image. On distingue alors : les signaux de synchronisation lignes, les signaux de synchronisation trames.

Le signal vidéo composite:
Le signal vidéo composite EM représente l’information intégrale de l’image ; il est composé d’un signal de luminance, de chrominance, ainsi que de divers signaux de synchronisation.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : LE SIGNAL DE TELEVISION
1.2.1. Le signal audio
1.2.2. Le signal vidéo
1.2.2.1. Le signal vidéo dans l’émission monochrome
1.2.2.2. Le signal vidéo dans l’émission couleur
1.2.3. Les signaux de synchronisation
1.2.4. Le signal vidéo composite
CHAPITRE 2 : ACQUISITION ET TRAITEMENT DU SIGNAL DE TELEVISION
2.3.1. L’échantillonnage
2.3.2. La quantification
2.3.3. La conversion Analogique Numérique
2.4.1. Les différents types de compression
2.4.1.1. La compression sans perte de données ou non destructive
2.4.1.2. La compression avec perte de données (irréversible) ou destructive
2.4.2. Quelques technologies de compression
2.4.2.1. Les technologies de compression d’image
2.4.2.2. Les technologies de compression du son
CHAPITRE 3 : LA WEB TV
3.7.1. Définition
3.7.2. Les buts du Streaming
3.7.3. Le principe du Streaming
3.7.4. Le fonctionnement du Streaming
3.7.5. Les différents types de Streaming
3.7.5.1. Le Streaming Unicast
3.7.5.2. Le Streaming Multicast
3.7.6. Les solutions en Streaming
3.7.7. Les points forts et les points faibles du Streaming
CHAPITRE 4 : LES TECHNOLOGIES D’ACCES
4.2.1. L’ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line)
4.2.1.1. Se connecter à Internet via l’ADSL
4.2.2. Les autres technologies d’accès
CHAPITRE 5 : LES PROTOCOLES UTILISES
5.8.1. Le protocole RTP (Real-time Transport Protocol)
5.8.1.1. L’objet du protocole RTP
5.8.1.2. Les caractéristiques du protocole RTP
5.8.1.3. Les fonctions du protocole RTP
5.8.1.4. L’entête du protocole RTP
5.8.2. Le protocole RTCP (Real-time Transport Control Protocol)
5.8.2.1. L’objet du protocole RTCP
5.8.2.2. Les fonctions du protocole RTCP
5.8.2.3. Les formats des paquets
5.8.3. Le protocole RTSP (Real Time Streaming Protocol)
5.8.3.1. Généralités sur le protocole RTSP
5.8.3.2. Les principes du protocole RTSP
5.8.3.3. Les méthodes du protocole RTSP
CHAPITRE 6 : SIMULATION DE LA MISE EN ŒUVRE D’UNE WEB TV
6.1.1. Mise en place du réseau local
6.1.1.1. Installation matérielle
6.1.1.2. Installation logicielle
6.1.1.3. Le câblage
6.1.2. Installation de la carte TV
6.1.2.1. Installation matérielle
6.1.2.2. Installation logicielle
6.1.3. Mise en place du Serveur Web
6.2.1. Présentation de l’API JMF
6.2.2. Une brève description de l’API JMF
6.2.3. Décomposition de l’API JMF
6.2.3.1. La Gestion des données
6.2.3.2. Les Managers
6.2.3.3. Les objets Players
6.2.3.4. L’objet Processor
6.2.4. Le fonctionnement de l’API JMF : l’API RTP
6.2.4.1. Réception d’un flux RTP
6.2.4.2. Emission d’un flux RTP
6.2.5. Développement des Applications Clients et Serveurs
6.2.5.1. WebTVServer 1.0
6.2.5.2. WebTVPlayer 1.0
6.2.5.3. Le fichier de configuration « configure.jsa »
CONCLUSION
ANNEXE

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