Histoire de la technique vidéo

Introduction au monde de l’image

L'image... ne vous êtes vous jamais interrogés sur le poids de l'image dans notre vie ? n'avez vous jamais entendu parlé de cette "société de l'image" ? vous êtes vous déjà posé la question de l'origine de ce flux d'infos visuelles, qui nous entoure tant que l'on n'y fait même plus attention ?... j'ai l'impression que oui !

Je vous propose donc, au delà de toute investigation socio-ethnologique (loin de moi cette idée :)), de comprendre quelques grands principes techniques de l’image vidéo, media phare de notre époque…

Mais avant de passer a l’aspect purement technique, il faut connaître les grandes lignes de l’histoire de la technique vidéo :
Au début ce fut la photographie , puis le cinéma (déjà centenaire le bougre!)... et enfin la télévision (années 50) avec les premiers caméras et magnétoscope, véritable initiateur de la technique vidéo. Les normes de codage des signaux vidéo en vigueur aujourd’hui sont basées sur des spécifications établies au début de la télévision, il y a plus de 50 ans, en fonction de la technologie limitée de l’époque.

Depuis, l'industrie de l'image électronique n'a cessé de croître... jusqu’à son couronnement actuel grâce a la démocratisation de l'outil informatique, ouvrant les portes du traitement audiovisuel a tout un chacun.

Attention, il n'y a pas tout dans ce bref historique, c’est juste à lire pour votre culture générale technique !.. pour des précisions, rendez vous dans les forums !:)

La capture des signaux vidéo : La caméra

Depuis les années 50 (début de la télévision) et jusqu’à il y a peu une caméra vidéo était constituée de tubes à vide. Ces derniers furent progressivement remplacés par des dispositifs à transfert de charges (capteurs CCD = Coupled Charge Device) :

1960, Scannister de J.W. Horton : réseau de photodiodes disposées sur une ligne et balayées par une tension en dent de scie.

1970, Boyle et Smith de Bells labs donnent un aboutissement à dix années de recherche en intégrant sur une même puce les surfaces de conversion lumière-électricité (opto-électronique) et les registres à décalage de lecture (read shift register =>assemblage de transistors) : le CCD (Dispositif à Transfert de Charge).

1973, premières images en noir et blanc issues d’un prototype de senseurs solides

1984, première caméra professionnelle en couleurs équipée de capteurs CCD proposée par RCA.

Et depuis, se sont succédées les intégrations sur camescope grand public, caméras institutionnelles et professionnelles de reportage, caméras de studio et enfin caméras à haute définition (dernier bastion du tube). Aujourd’hui se généralise également le traitement des trois composante des la capture avec la technologie tri-CCD (utilisation d'un capteur a part entière dédié a chaque composante RVB).

Le format de l’image (rapport largeur /hauteur)

Au début de la télévision le format choisi fut le 4/3 (=1,33), comme sur le film 16 mm des années 40. Puis le cinéma à introduit d’autres formats plus larges dits "panoramiques" (1,66 et 1,85) avant d’en arriver aux formats cinémascope (2,35 et 2,55).

La télévision ne s’est pas adaptée à cette évolution et en est restée au 4/3 (on ne change pas en effet le format des récepteurs domestiques comme celui des écrans des salles de cinéma…). Trois solutions ont alors été proposées pour la diffusion de films cinématographiques sur un réseau de télévision standard : le "letter box" (incrustation de deux bandes noires horizontales) le "central window" et le "pan and scan".

De nombreuses caméras récentes sont équipées d’un dispositif de changement électronique de format d’image 4/3 et 16/9.

La restitution des signaux vidéo : la télévision

Technologiquement, une télé c'est surtout un tube cathodique (CRT): a sa base se trouvent trois canons à électrons qui projettent sous vide trois faisceaux électroniques (correspondant aux trois composantes RVB). La face arrière du tube (l’écran) bombardée par ces faisceaux est tapissée d’une mosaïque de luminophores organisés en triplets RVB qui s’illuminent en fonction de la quantité de charge portée par les faisceaux.

Comme beaucoup de technologies, ce sont des recherches d'origine militaires qui donnent naissance aux premiers téléviseurs Noir & Blanc . L’avènement de la télévision couleur (milieu années 50) pose le problème de la compatibilité des récepteurs N&B avec les nouveaux signaux couleur. C'est a ce moment qu'on été séparées les informations de brillance (luminance Y) et de couleur (chrominance C).

Ils sont également nés de la nécessité d’assurer ce passage à la couleur. En effet, comment associer et transporter les trois signaux correspondant aux trois composantes RVB dans le même canal que celui initialement alloué à l’unique signal de luminance Y ? (5,5 MHz en PAL/SECAM et 4,2 MHz en NTSC)... cela a limité le couple résolution/nb d’images.

Deux traitement fondamentaux du signal vidéo sont alors apparus : la réduction la bande passante des signaux de chrominance (moins importants pour la vision humaine) l’imbrication leur spectre dans celui de la luminance, donnant ainsi naissance aux signaux COMPOSITES.

Par ordre de création : Le NTSC (National Television System Comitee) Etats-Unis, le Canada, le Mexique et le Japon. Le SECAM Europe (France), Asie, Afrique, Russie Le PAL (Phase Alternation Line) Europe, Asie, Afrique 2) Le signal vidéo entrelacé

C'est avec ces standards qu'est également né l'entrelacement: Même si la persistance rétinienne de l’œil est de l’ordre de 1/15s, les taux d'images/s choisis ne suffisent pas à faire disparaître l’effet de scintillement de l’image sur une TV (fréquence de balayage horizontale:15kHz ! pas terrible ?). On effectue donc le balayage de l’image de façon "entrelacée " : les lignes impaires sont d’abord balayées pour former une première trame puis les lignes paires tracent une seconde trame. On à donc l’impression de voir une image nouvelle toute les 1/50, alors qu'on voit en réalité 50 trames/s de 312,5 lignes (en PAL). La fréquence élevée des moniteurs actuels permet de revenir au balayage progressif : une image entière (625 lignes) tous les 1/25èmes de seconde.

Au début de la diffusion hertzienne, seul le signal vidéo composite est utilisable (bande passante limitée). Ce signal combine, selon l’un des trois standard NTSC, PAL ou SECAM, le signal de luminance, les deux signaux de chrominance, ainsi que les signaux de synchronisation. Ce signal est toujours autant utilisé aujourd’hui malgré ses grands défaut, o le retrouve sur la prise CINCH jaune de nombreux équipements.

1983 : magnétoscope au format Bétacam. Première machine à traiter et enregistrer séparément les composantes du signal vidéo : 1 luminance et 2 chrominance. Le Bétacam SP, corrige très vite les erreurs de jeunesse du Bétacam pour s’imposer sans conteste face aux autres formats grâce a sa qualité exceptionnelle.

Les signaux en composantes analogiques font alors l’objet d’une normalisation par l’Union Européenne de Radiodiffusion. L’installation d’un système de production en Bétacam impose de tripler les chaînes de traitement vidéo, les câbles de liaison, etc… ce qui conduit à la numérisation des composantes afin d’assurer leur sérialisation.

Au cours des années 70, le numérique montre progressivement son utilité dans le domaine vidéo. Industriels et diffuseurs prennent alors conscience du colossal enjeu qu’est en passe de réaliser l’avènement de la télévision numérique. Seulement chaque constructeur propose sa propre norme numérique, ce qui fait régner sur le marché une certaine anarchie, et oblige le passage à l’analogique pour connecter enter eux les appareils, c’est le comble du gâchis !

1982 est une année cruciale : le CCIR (Comité Consultatif International de Radiodiffusion) normalise un format vidéo en composantes numériques compatible à l’échelle mondiale : la norme CCIR 601 (en fait la norme 4:2:2) puis la CCIR 656. Les constructeurs s’efforcent dès lors de développer des produits conformes et les dégradations engendrées par les intermédiaires analogiques sont supprimées ! enfin!

Les régies de radiodiffusion entièrement numériques se développent au cours des années 80. Puis le numérique se généralise dans les nouveaux centres de production ainsi que dans les régies finales des chaînes de télévision dans lesquelles les procédures d’installation et les interventions de maintenance sont considérablement réduites.