Cours de Télévision

Cours de Tlvision Universit de Skikda

1

Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire Universit du 20 Aot Skikda

Facult des Sciences de L'ingniorat Institut d'Electrotechnique

Cours de Tlvision

TEC521

5e ING/ELN (Option Communication)

Prpar par Lenseignant : Dr. LASHAB Mohamed

Anne Universitaire 2009/2010


2

Cours de Tlvision

I- Image et vision :

1- Gnralits 2- La lumire : couleurs primaires et composantes monochromatiques. 3- La vision : caractristiques et sensibilit.

II- Analyse et synthse des images :

1- Gnralits 2- Analyse de limage 2-1 Image fixe et image mobile 2-2 Nombre de lignes 2-3 synchronisation. 3- Signal vido.

III- Emission et antennes :

1-Emission TV 2-Emetteur vido : amplification et modulation. 3-Emetteur son :

IV- La colorimtrie :

1- Loi de Grassmann 2- Reprsentation graphique 3- Reproduction des couleurs 4- Reprsentation du triangle RVB.

V- Compatibilit des systmes de transmission TV :

1- Principes de compatibilit 2- Obtention du signal de luminance Y 3- Constitution du spectre vido.

VI- Les systmes de codage :

1- Le systme PAL. 2- Le systme SECAM. 3- Le systme NTSC.

Bibliographie :

1- Cours de Tlvision, Rachid Oussaid, Office des Publication Universitaires. 2- Cours fondamental de tlvision ; R.Carrasco, J.Lauret dition radio 3- Dpannage des tlviseurs N.B et couleur. Roger A.Raffin dition technique.


3

Chapitre I Image et Vision

I- Gnralits :

La tlvision peut tre dfinie comme le systme de transmission et de rception distance dune scne visuelle en mouvement ou non, au moyen des ondes lctromanetiques.

Dans la tlvision il faudra transmettre deux informations, qui sont le signal vido et le signal son. Pour la tlvision couleur le signal vido est compos dun signal de luminance pour produire limage en noir et blanc NB, et le signal de chrominance pour colorer cette image.

Une image et compose dune multitude de points lumineux, chaque point de limage est de dimension rduite quil en rsulte une sensation que tous les points voisins venaient tre confondus. Ceci est du la limitation du pouvoir sparateur de lil.

En tenant compte des faiblesses de la vision humaine, les techniques de reproduction de limage ont pu parvenir donner la ralit.

II- La lumire :

1 - Dfinition : La lumire est un rayonnement dnergie lectromagntique, qui peut tre lumire blanche ou monochromatique. La lumire blanche, fournie par le soleil est la synthse de plusieurs couleurs. La lumire monochromatique est munie dune seule couleur, par suite une seule longueur donde. Le spectre du visible noccupe quune bande troite de frquences 385 1012 Hz 790 1012 Hz, figure 1.1.

Visible

Infra-rouge

Utra-violet

Ondes VHF,UHF

f( Hz )

( m ) 106 10-4 10-6 10-8

3.104 3.108 3.1012 3.85.1014 3.1016

Figure 1.1

La lumire blanche (lumire du soleil) se dcompose en un ensemble de couleur lorsquelle est soumise au (prisme de Newton) selon la figure 1.2.

Spectre des radiation lectromantiques

1


4

Prisme

Rouge Orange Jaune Vert Bleu Indigo Violet

Rais de la lumire Blanche

Ecran Blanc

Figure 1.2

Une couleur monochromatique une longueur d onde bien dfinie (exemple le rouge = 780 nm, le violet = 380 nm).

2 - Couleur des objets :

Un objet clair par une lumire ne rflchit que la composante qui correspond sa couleur, les autre couleur tant absorbes. Un objet blanc rflchit toutes les couleurs Un objet noir absorbe toutes les couleurs.

La tlvision et la photographie et exploitent la synthse additive (a base RVB), la somme des trois couleurs fait le blanc, figure 1.3. La peinture et limpression exploitent la synthse soustractive (base CMJ).

Figure 1.3 Synthse des couleurs

III- La Vision :

1 Lil et ses caractristiques :

Les couleurs ne sont perues qu partir dun certain seuil de luminosit appele seuil de chromatique. Quand lclairage disparat ou diminue fortement tout notion

Dcomposition classique de la lumire

2


5

de couleur disparat. La sensibilit de lil est maximale pour la couleur verte, et elle est trs rduite pour le bleu et encore plus pour le rouge, figure 1.4. Il faut donc fournir lil plus dnergie rouge et bleu que dnergie pour le vert, pour obtenir une sensation lumineuse quivalente.

1

0.5

0.2

480 550 650 Bleu Vert Rouge

(nm)

Figure 1.4

2- Pouvoir sparateur :

Le pouvoir sparateur de lil est denviron une minute dangle, lil donc ne peut pas distinguer des informations trop petites ou trop rapproch. Cette caractristique permet de calculer la dfinition optimale dune image tlvise, figure 1.5. Le pouvoir sparateur est le plus petit pour une image noir et blanc, et deux fois plus lev pour une image en couleur, limage NB exige plus de finesse.

0.05mm

20 cm

il

Figure 1.5

tg() = 0.025/200, = 0.5 minute. Lil ne peut pas sparer deux sensations lumineuses trs proches et de dure trs brve.

Courbe de sensibilit relative de lil

Distance minimale dcel par lil

3


6

3- Persistance rtinienne :

Lexcitation de la rtine ne stablit que progressivement lorsquelle est soumise un rayon lumineux. La disparition de la stimulation ninterrompt pas immdiatement la sensation visuelle. Elle a une dure variable selon la frquence dexcitation, elle est plus longue pour le bleu et pour le rouge, aussi lorsque lintensit de la lumire est importante. Gnralement elle est infrieure 1/15 sec.


7

Chapitre II Analyse et synthse des images

I- INTRODUCTION :

Lanalyse, la transmission et la rception dune image de tlvision doivent tre dtermine en fonction des caractristiques de lil. La projection sur cran dune diapositive seffectue simultanment (toutes les informations la fois), le cinma est bas sur le mme principe. En tlvision lanalyse et la synthse de limage seffectue dune manire squentielle, cest a dire tous les points lmentaires sont transmis les uns aprs les autres. La cinma muet est projet 15 images/ sec (proche de la persistance rtinienne), la cinma sonore actuelle est 24 images/sec, pour une sensation visuelle on peut aller 48 images /sec.

II- LES PARAMETRES DANALYSE :

1- Les lignes et les Trames :

Un spot lumineux sur lcran, au coin suprieur gauche sallume et se dplace en ligne lgrement inclin jusqua lextrmit droite, steint puis revient lextrmit gauche, lopration se rpte plusieurs fois jusqu atteindre le bas de lcran, avec un nombre de ligne gale 312 et demi. Cette opration est appel balayage et le signal ncessaire pour parcourir lcran est appel trame, figure 2.1.

Dbut trame impaire dbut trame paire

Ligne 1Ligne 3Ligne 5

.

.

Ligne 623Ligne 625

Ligne 2 Ligne 4 Ligne 6

Ligne 624

Figure 2.1 Lignes et trames

2- Principe de Balayage Entrelac :

Pour augmenter la rsolution de limage on doit avoir deux trames de signaux, une trame des lignes paire et une trame des ligne impaire, se qui fait au totale 625 lignes. Les deux types de balayage ne sont pas confondus ils sont entrelacs, pour des raisons de bande passante, de continuit apparente des mouvements et de compatibilit au cinma. Si on n'entrelaait pas, nos yeux recevraient 25 clairs par

4


8

seconde correspondant chaque image. Ils existe des tlviseurs TVHD (haute dfinition) utilise 1250 lignes.

3- Dtermination du nombre de lignes :

La dtermination du nombre de lignes horizontales dpend de deux facteurs : la distance normale de vision de limage et le pouvoir sparateur de lil. En se qui concerne la distance de vision optimal elle gale quatre fois la diagonale de lcran pour un tlviseur H/L=3/4 ou H/L=9/16.

La diagonale est : D = 22 LH + = ( )22 34HH + = 35 H

La distance dobservation est donc : d = 320H

= 4 D.

Soit Nmin le nombre minimale correspondant au pouvoir sparateur de lil, et h la distance entre les lignes, on peut crire donc :

Nmin . h = H h = minN

H

tg( 2 ) = d

h2

= dh

= Dh

4 = NDH

4

D = 35 H =

min203N

D ou Nmin = 203

Avec : = 1 minute = 1/60 degr = 60180xpi

Finalement Nmin = 515.9

Pour certaines commodits techniques le nombre Nmin est choisi gale 625. Aussi ce nombre est dcomposable en nombre premier N = 5x5x5x5. Ce qui signifie que la frquence du balayage horizontal doit tre multiple de la frquence verticale.

4- Dtermination de la bande passante :

Limage former sur cran contient un nombre de points assez important, transmettre par seconde ce qui va donner la frquence du signal vido suivante. Imaginons l'image la plus fine que l'on puisse passer sur un cran. C'est un damier noir et blanc dont les cts des cases ont la hauteur d'une ligne. Le damier aura 625 cases en hauteur. Les dimensions d'un cran tant dans les proportions de 4/3 Une ligne contiendra 625 * ( 4 / 3 ) = 833 carrs.

5


9

Une image contiendra 625 * 833 = 520625 carrs Pour 25 images par seconde on aura : 520625 * 25 = 13 015 625 carrs par seconde. La priode de la fondamentale d'un tel signal s'tend sur deux carrs, noir et blanc, conscutifs. Voir figure ci-dessus. La frquence du signal vido sera donc de 13 015 625 / 2 = 6 507 812, soit 6,5 MHz environ. Le damier sur cran possde la forme ci-dessous indique.

Une modulation en amplitude avec une porteuse H.F cre une largeur de bande de 13 MHz, pour des raisons techniques cette largeur est trs grande et cause des problmes a lmission. Cest pour cette raison la bande latrale infrieur est attnue, cette bande est appele le Talon. La bande passante pour un TV noir est blanc est donne ci dessous.

1.25 6MHz

Porteuse 0 son

Talon 6.5 Porteuse Vision

Porteuse son canal prcdent

Figure 2.2 Bande passante Bande latrale attnue

Remarque :

Le signal vido et le signal son sont gnralement moduls en AM avec la bande latrale infrieur attnue ceci ne nuit pas a la qualit du signal.

5- Les signaux de synchronisation :

Le signal video mis par la station TV et reu par la tlvision, contient des impulsions de synchronisation qui doivent tre utiliss par les gnrateurs de dents de scie, figure 2.3. A la fin de chaque ligne et de chaque trame le signal vido est mis au noir par suite le retour de trame ou retour de ligne nest pas visualiss sur cran.

6


10

625 lignes

Figure 2.3 Signaux verticaux et horizontaux

Synchronisation ligne : le signal de synchronisation mis au dessous du niveau noir peut tre facilement spar du signal vido. Dans le signal video les tops de synchronisation occupent 30%, le reste est rserv aux informations concernant limage, figure 2.4. Les tops de synchronisations sont de forme rectangulaires, ils contiennent un palier avant qui prpare le retour de ligne, et un palier arrire qui servira pour le nouveau dpart de ligne.

,Largeur dcran

12s Gris

64s

Niveau du noir Niveau de supress

Niveau du blanc

Top synchro

}

Niveau de synchro

Figure 2.4 Le signal vido et le balayage horizontal

en synchronisation

Le temps de balayage = 1/625*25 = 64 s.

Synchronisation trame : le retour de trame est plus long que le retour de ligne, parce que tout simplement le spot doit traverser la diagonale, entre deux trames ils existe cinq impulsions de post galisation de dure deux lignes et demi, suivi de cinq autres impulsions de synchronisation de mme dure, puis cinq autres impulsions de pr- galisation. , puis une opration deffacement qui dure 23 lignes, figure 2.5.

7

Balayage Horizontale

Balayage Verticale


11

Synchronisation

Trame paire Trame impaire

Effacement Post- galisation

Pr-galisation

Figure 2.5 Signaux deffacement (retour de Trame)

III - SIGNAL VIDEO :

En associant linformation vido aux signaux de synchronisation et la porteuse H.F bande latrale attnue on obtient le signal diffus par lantenne de lmetteur et reu par le rcepteur. Mais la porteuse peut tre module en positive ou en ngative.

1- Modulation positive :

Le signal de luminance est compris entre 30 % 100 % de lamplitude ; 30 % correspond au noir et 100 % correspond au blanc. Les signaux se situent entre 25 % niveau de suppression est 3 % niveau de synchronisation. La modulation positive choisi par la tlvision franaise.

Blanc 100%

Supp 25%, Noir 30% Synchronisation 3%

Figure 2.6 Modulation positive

Avantages et inconvnient : les parasites apparaissent sur cran en points blanc, le contrle automatique de gain (CAG) est difficile parce que les tops de synchronisation prsentent 3% du signal.

2- Modulation ngative :

Le niveau du blanc est fix entre 7.5 % et 12 %, et le niveau du noir est 75 % de lamplitude du signal, le niveau de suppression est 80 % et le niveau de synchronisation et 100 %.

8

t


12

Synchronisation 100% Supp 80%, Noir 75%

Blanc 7.5%

Figure 2.7 Modulation ngative

Avantages et inconvnient : les parasites apparaissent sur cran en points noir, le Contrle automatique de gain (CAG) est facile parce que les tops de synchronisation prsentent 100% du signal.

3-Bandes et canaux :

Un canal de tlvision est la bande de frquence ncessaire pour transmettre les deux porteuses son et image ainsi que leurs bandes latrales. Lensemble de ces canaux est regroup en bandes de frquences donnes comme suite :

Bande I : de 41 87 Mhz Bande III : de 163 230 Mhz Bande IV : de 470 606 Mhz Bande V :de 606 880 Mhz

Les bandes I et III font partie du VHF, Les bandes IV et bande V font partie du UHF.

t


13

Chapitre III Emission et Antennes

I- Emission TV:

Gnralement la transmission dune scne tlvis seffectue par la transmission simultan de deux signaux diffrents qui sont : le son et limage. Un dispositif est prvu pour la synchronisation. Un autre dispositif assure lmission module en AM ou en FM selon le cas.

Figure 3.1 Diagramme dmission

1- Emetteur vido :

Il est constitu par un oscillateur pilote, suivi de plusieurs tages amplificateurs et multiplicateurs de frquence, dun modulateur et dun tage de puissance.

Figure 3.2 Schma synoptique dun metteur Vision

Vers duplexeur

Camra 1

Camra 2

Ampli Vido

Mlangeur Vido

Ampli Vido

Synchro

Ampli son + Mlange

Emetteur Vido

Duplexeur

Emetteur son

Oscillateur Local

Amplificateur +

Multiplicateur

Modulateur en Amplitude

Amplificateur HF final

Amplificateur stabilisateur Signal vido


14

Le signal vido aprs avoir parcouru un trajet assez long doit tre amplifi pour liminer toute distorsion possible, puis le maintenir amplifier a un seuil constant. Pour se faire les diffrentes tapes sont :

a- Amplificateur stabilisateur

Le but de lamplificateur stabilisateur est damplifier le signal vido jusqu' le porter lamplitude requise par le modulateur, et le corriger dans la mesure du possible du point de vue signaux de synchronisation.

b- Etage modulateur

Le signal vido aprs avoir t rgnr est envoy ltage modulateur pour moduler en amplitude la porteuse. La modulation en amplitude sobtient en envoyant ltage modulateur la porteuse haute frquence et le signal de modulation. Ltage de modulation peut tre considr comme un amplificateur HF, dont le gain est contrl par la tension du signal de modulation.

Signal HF Porteuse module

Signal vido

Figure 3.3 Modulateur du signal vido

c- Etage haute frquence

Ltage pilot a pour rle dengendrer une frquence trs stable puisque cest delle que dpend la frquence de la porteuse, comme la frquence des porteuses TV sont trs lev (suprieur 50 Mhz), ltage pilot nengendre quune sous-multiple de celle-ci. Le signal H.F est ensuite modul par le signal vido, le signal modul obtenu est envoy un amplificateur de puissance fonctionnant en classe A ou en classe B.

d- Etage multiplicateur :

A partir de la frquence locale on obtient la frquence de la porteuse par simple multiplication par 3 ou 4 jusqu' 24 fois.

2- Emetteur son :

En gnrale il est identique lmetteur vido, seulement le son est modul en frquence dans la plupart du temps comme il peut tre modul en amplitude.

Modulateur


15

3- Duplexeur :

Cest un dispositif qui utilise gnralement un systme Arien pour les deux metteurs son et vido. Il est constitu de cavits rsonnantes sous formes de filtres.


16

Chapitre IV Alimentation

I-Introduction :

Les alimentations utilises dans la tlvision sont deux types, en premier les alimentations classiques, puis par la suite lalimentation dcoupage.

1-Alimentation classique :

Dite transformateur, elles ne sont pratiquement plus employes, sauf pour les trs faibles puissances, cela est du leurs faible rendement en puissance, et leurs dpendance des variations du secteurs, et la taille du transfo qui de plus grande avec la puissance demande.

Exemple :

L7812V

220V 50Hz

+124V

+12V

Figure 4.1 Alimentation classique

Le transformateur comprend plusieurs sorties elles sont toutes redresss, mais seulement les plus importante sont stabiliss. Ici la tension de service alimentant la THT (+124) doit tre rgul.

2-Alimentation dcoupage :

Les alimentations les plus employes actuellement, pour leurs meilleur rendement en puissance, le rseau lectrique est dcoup une frquence variable selon la charge. Le principe de fonctionnement est illustr par la figure suivante


17

U

Optolectronique

Redresseur

Oscillateur Comparateur

Rfrence

220V +Vs

Figure 4.2 Alimentation dcoupage

Lentre du rseau lectrique est redress puis livr un transformateur, la tension est dcoupe frquence variable par un transistor de puissance, une tension est alors induite au secondaire, un comparateur compare une portion de la tension de sortie avec une tension de rfrence, puis fait varie la frquence de faon a garder la tension de sorti constante.

.

Vs Vs

U U

Figure 4.3 Signal de sortie et commutation

Lorsque la charge est grande le temps de fermeture est plus grand que le temps douverture, et lorsque la charge est petite le temps de fermeture infrieur au temps de ouverture.


18

Exemple :

+150V

13V BUX86

G2

9 1

220V 50Hz

TEA1039

G1

BUT11

CNX62

4.7M

BC558 6.3V

G2

G1

Figure 4.4 Exemple dalimentation dcoupage

Le circuit intgre TEA1039 gnre une frquence de dcoupage, il est alimente par le transistor BUX 86 ( au pied 9), juste pour le dmarrage puis il sera alimenter par le transfo. Le pied 9 sert dcouper le transistor BUT11, Le pied 3 venu par le comparateur, constitu T4 et T5.


19

Chapitre V Les circuits de Balayage

I- Balayage horizontale:

Le balayage de lcran est obtenu en dviant le faisceau par un champ magntique, crer par les bobines de balayage ces bobines ne sont par circulaires mais de formes particuliers, appele (selle-tore) et sont placs sur le col du tube cathodique. Le tube est quip par deux bobines de dviations, lune assurant la dviation horizontale et lautre assurant la dviation verticale.

Tube cathodique

Bobines de dviation Horizontale

Figure 5.1 Bobines de dviations

Lalimentation des bobines de balayage ncessite des circuits particuliers cause de lintensit du courant ncessaire et de sa vitesse de variation.

1- Principe du Balayage transistor:

D Cr

Cs

Ld

Lp

Alimentation

Oscillateur Horizontale

Figure 5.2 Balayage horizontal transistor

Ld : dviateur, Cs : condensateur de correction Linductance darrt de lalimentation qui est gnralement le primaire du transformateur. Cr : condensateur de retour du


20

balayage. Le transistor est la diode constituent un interrupteur fonctionnant dans les deux sens. Le transistor ouvert la bobine est parcouru par un courant ( Ild ), transistor satur le courant est invers en passant dans la diode.

IL d

t

Figure 5.3 Courant de la bobine de balayage horizontal

2- Exemple de balayage :

+Alim

D2

D1

Dviation Horizontale

Oscillateur Hor

UP1 Up2

TDA7825

Figure 5.4 Circuit ral d'une alimentation dcoupage

Au dbut la tension up alimente le circuit de driver a travers la diode D1, une fois le transistor BU508A commence a fonctionner, par suite le dviateur horizontale une tension UP2 sera gnre suprieur UP1 aliment le driver a travers D2, le but du driver cest ladaptation en puissance du signal de loscillateur et le transistor de puissance.

THT BU508A Driver


21

II- Balayage verticale:

Les bobines de dviation verticales sont similaires celles de la dviation horizontale dispose sur le col du tube cathodique de la manire diffrente, ces bobines ncessitent des circuits de puissances pour les pilotes.

1- Principes du balayage vertical :

La dviation verticale comprend : - Un oscillateur RC, dont la frquence est denviron 50Hz + 4 pour faciliter la

synchronisation. - Un gnrateur de rampe forme la dent de scie ncessaire au balayage. La

correction de la rampe seffectue par le potentiomtre de linarit. - Un tage de puissance en classe B, fournie le courant ncessaire au dviateur,

il doit tre linaire pour ne pas produire de dformation sur limage.

Dviateur

Linarit

Amplitude

Oscilateur Gnerateur de rampe

Ampli

Frequence

R

Figure 5.5 Principe de la dviation horizontale

Exemple simple de circuit de puissance transistor

Deviateur

Vcc

Figure 5.6 Exemple simple du circuit de pilotage du signal vido

Gnrateur de rampe


22

2- Exemple de circuits intgrs de dviation verticale :

a- Le TDA 2578 :

A partir du signal vido le TDA 2578 produit le signal de balayage horizontale et le signal de balayage vertical ainsi que le signal deffacement des lignes de retour.

TDA7825

1 2 3 4 5 6 7 8 9

18 17 16 15 14 13 12 11 10

Figure 5.7 Circuit Intgr de dviation verticale

1 : commande verticale 2 : contre raction verticale 3 : rglage frquence verticale 5 : entre signal vido 9 : masse 10 : +Vcc = 12V. 11 : Commande Horizontale 12 : impulsion retour ligne horizontale 15 : rglage frquence horizontale 17 : sortie impulsion Sand castle (chteau sable) qui contient les signaux deffacement allant au dcodeur.

4us

12us

1.3 ms

11V

Figure 5.8 Signal en forme de chteau de sable

b- Le TDA 3651 :

Le circuit TDA3651 est destin a fonctionner avec le TDA 2578, ce dernier contient loscillateur, le gnrateur deffacement, et le rglage de la frquence verticale. Le signal de commande venu de la borne 1 du TDA2578, est appliqu la borne 1 du TDA3651, ce dernier contient le circuit de puissance et le gnrateur de rampe.


23

7 9 8 TDA3651 6 51 2 4

Vcc=+26

Retour verticale Vers TDA 2578 pat 2

Entre

Amplitude

Bobine dev

Figure 5.9 Circuit ral de la dviation verticale base

Du circuit intgr TDA3651


24

Chapitre IV La colorimtrie

I- Gnralits :

Pour obtenir, par mlange additif, toutes les couleurs existant dans la nature, il suffit dutiliser les trois couleurs primaires : rouge, vert, bleu. Une combinaison bien approprie des trois couleurs donne la couleur blanche. Dans la TV couleur on transmis le signal de chrominance plus le signal de luminance ( la T.V N.B besoin seulement du signal de luminance), cest pour cette raison quon sintresse aux proprits des couleurs. Tel que si une couleur C1 possdant les couleurs primaires r1, v1, b1, et une couleur C2 possdant les couleurs primaires r2, v2, b2, alors le mlange des deux couleurs C1 et C2 aboutit une couleur C3 dont les couleurs primaires sont : r1+r2, v1+v2, b1+b2. Une couleur augmente de brillance ou de luminosit lorsque les couleurs primaires augmentent proportionnellement.

Gnralement : Le rouge = 0.68 m Le vert = 0.53 m Le bleu = 0.47 m

Remarques :

La diffrence entre la T.V N.B et la T.V.Couleur se rsume dans les trois points suivants :

1- Lcran N.B est monochromatique, une seule couleur gnralement blanche, ou verte ( dans les oscilloscope ). Lcran couleur possde trois couleurs RVB.

2- La TV N.B ne possde pas de dcodeur, par contre la T.V.C possde un dcodeur ( pal ou secam).

3- La C.R.T du T.V N.B possde un ampli vido, la CRT du TVC possde trois amplis vido.

II- Reprsentation graphique :

1- Cercle des couleurs :

Les trois couleurs primaires peuvent tre reprsents sur le sommet dun triangle quilatral et les autres teintes sur le cercle qui parcourt les trois sommets du triangle voir figure 6.1.


25

Figure 6.1 Cercle des couleurs

Rouge + Vert = Jaune Bleu + Vert = Cyan Bleu + Rouge = Magenta (pourpre)

Le choix des couleurs nest pas forcement RVB on aurais du choisir dautres couleurs cest une question de convention.

2- Triangle des couleurs (triangle de Maxwell)

Les trois couleurs disposes sur les sommets, varient sur une chelle qui est la hauteur de ce sommet, la valeur maximale de chaque couleur primaire cest 1. voir figure 6.2

Figure 6.2 Reprsentation des couleurs sur le triangle de Maxwell

Lquation colorimtrique pour la couleur A est :

A = 0.05R + 0.90V + 0.05B

V

0

V

R

B

Jaune Magenta

Cyan

Blanc

0

0

0.33

B R

V=90% R=5% B =5%

V=50% R=50% B=0%

A

M


26

Lquation colorimtrique au point W est :

W = 0.33R + 0.33V + 0.33 B

Au point M: M = 0.5R + 0.5V + 0B

En gnrale lquation colorimtrique scrit :

C = r.R + v.V + b.B

Ou : r + v + b = 1, c..d si lon connat deux on peut dduire la troisime.

( r, v, b) sont appeles coefficients tri-chromatiques et ( R, V, B ) sont appeles les composantes chromatiques. Relis par les relations suivantes :

BVRRr

++= , BVR

Vv++

= , BVRBb

++=

Remarques :

Les couleurs qui sont lextrieur du triangle sont obtenus avec un coefficient ngatif, par exemple du cot vert bleu cest :

C = -r.R + v.V + b.B

La courbe contenant ces points est appele Spectrum locus (lieu du spectre en latin).

3 Spectrum locus

Lensemble des couleurs dont une composante est ngative sont dans le lieu de locus, seule les couleurs dont les composantes sont positifs sont lintrieur du triangle.

Figure 6.3

Couleur de composantes ngatif

Lieu de locus

B

R

0.7

0.546

0.51

0.50

0.475

0.436


27

Les couleurs qui sont sur le contour sont dites monochromatiques. Puis que r + v + b = 1, donc la connaissance de deux dtermine le troisime, une reprsentation deux variables est donc possible. Le triangle quilatral est ramen un triangle rectangle, donc deux axes prsentant deux couleurs qui sont le rouge et le vert donn par la figure suivante.

Figure 6.3 Exemple :

Les coordonns du point A sont r = 0.5 et v = 0.25 le troisime coefficient est : b = 1- 0.75 = 0.25.

4- Systme International R.V.B :

La commission international de lclairage ( C.I.E ) adopt le triangle de maxwell ( rectangle) en 1931, et Les couleurs fondamentales monochromatiques sont : Rouge, Vert, Bleu. Les flux lumineux des trois couleurs primaires sont choisis de telles sortes donner la couleur blanche, le rouge a t choisi par convention gale 1, et le vert gal 4.591, et le bleu gale 0.0601. En appliquant la formule prcdente des coefficients :

17.006.0591.411

=++

=++

= BVRRr

812.0651.5591.4

==++

= BVRVv

011.0651.506.0

==++

= BVRBb

On peut vrifier que r + v + b = 1. Inversement si lon veut connatre le flux lumineux dune couleur partant des coefficient tri-chromatiques. On doit multiplier par les composantes chromatiques.

Exemple : r = 0.243, v = 0.410, b = 0.347.

0.400

A

0.5

0.5

R

V 0.510

0.500 0.570

0.490

-0.50


28

Q = 0.243*1 + 0.410*4.59 + 0.347*0.0601 = 2.146 lumen.

Remarque :

Toutes les couleurs qui peuvent tre obtenus a partir seulement des couleurs vert et rouge sont lintrieur du rectangle, les autres couleurs sont obtenus avec des coefficient ngatives. Une autre reprsentation ne contenant pas de coefficients ngatives cest le system XYZ.

5- Systme XYZ

Lide cest de choisir un autre triangle qui contient tout le lieu de locus, par suite avoir toutes les composantes positives. La C.I.E a choisis un nouveau triangle XYZ qui englobe entirement le lieu de locus. Cela consiste tracer une droite XY confondu avec le grand cot du triangle. Une autre droite YZ tangente la rgion 0.500u et 0.510u. Une autre droite tangente la courbe au 0.400u.

Figure 6.4

Les trois X, Y, Z leurs coordonns dans laxes ( r,v ) sont :

X ( r = +1.27, v =-0.28 ), Y ( r = -1.74, v = 2.77 ) , Z ( r =-0.74, v = 0.14 )

Le passage du system RVB au system XYZ seffectue aussi par le passage des quations suivantes :

X = 2,7689 R + 1,7519 V + 1,1302 B Y = 1,000 R + 4,5909 V + 0,0601 B Z = 0,000 R + 0,0565 V + 5,9541 B

On remarque que la valeur Y possde les mmes coefficients que dans le systme RVB : on dit que cest la luminance.

Y

Z

X

V

R

0.650

0.540

0.52

0.510

0.500

0.570

0.400

0.490


29

On dtermine les coefficients chromatiques de la mme manire :

ZYXXx

++= , ZYX

Yy++

= , ZYXZz

++=

Aussi : x + y + z = 1

Exemple :

Pour une couleur de longueur donde 0.500um dont on connat les composantes primaires R = 0.071, V = 0.085, B = 0.047. Dterminer le composantes en XYZ, puis les coefficients x, y, z.

X = 2.77*(0.071) + 1.75*(0.085) + 1.13*(0.047) = 0.39851 Y = 1.00*(0.071) + 4.59*(0.085) + 0.06*(0.047) = 0.46397 Z = 0.06*(0.085) + 5.59*(0.047) = 0.26783

X +Y+Z = 1.13 x = 0.3526 , y = 0.4106, z = 0.2370, on peut vrifier que la somme x + y + z = 1.

Puisque la connaissance de deux coefficients suffit pour dfinir le troisime, donc on peut se contenter dune reprsentation deux axes ( x, y ), ainsi on obtient un triangle rectangle isocle, lintrieur du quelle est log le diagramme des couleurs

Figure 6.5

La couleur blanche au point W, est obtenu pour x = 0.33, y = 0.33. Toutes les couleurs monochromatiques sont sur le contour du lieu de locus.

III Systmes de codage :

On appelle systme de codage le procd de traitement du signal de chrominance, une mission en couleur peut tre vue par un T.V N.B, et une mission N.B peut tre vue en N.B par un TV couleur. Aussi lmission dun systme de

X

Y

Z 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

0.54

0.7

W


30

codage peut tre reu en N.B par un autre system diffrent. Les systmes de codage existant actuellement sont :

- Le N.T.S.C ( National Television System Commitee ) - Le P.A.L ( Phase Alternation Line ) - Le S.E.C.A.M ( Squentiel mmoire )

1- Correction du gamma :()

Le gamma qualifie le contraste de limage, autrement dit cest la brillance quon peut attribuer limage, lanalyseur de limage (camera) nest tout fait fidle, et le tube cathodique aussi nest pas fidle, une correction doit tre faite. Lanalyseur donne un courant Is qui nest pas proportionnel la brillance Ba, donn par la formule :

AABkIs =

Ou k est un coefficient qui dpend de lanalyseur et A est nombre infrieur 1, appel gamma du tube

Le tube cathodique produit partir dune tension Vs une brillance Br qui nest pas aussi proportionnel la tension appliqu, donn par la formule suivante :

rrBkVs '=

ou k est un coefficient qui dpend du tube et est un nombre infrieur 1.

2- Signal de luminance : Y

Les proportions des couleurs primaires dans le signal de luminance Y, sont calcule en se basant sur la courbe de sensibilit relative de lil humain, la sensibilit des trois couleurs vert, bleu, rouge lil humaine nest pas la mme, la sensibilit du vert est de 0.9, et de 0.46 au rouge et de 0.17 au bleu.

On peut donc calculer les coefficients des couleurs primaires :

59.017.046.09.09.0

=++

=x

3.017.046.09.046.0

=++

=y

11.017.046.09.017.0

=++

=z

Il suffit alors dadditionner les trois coefficients formant ainsi lquation chromatique trs connue en TV par :

Y = 0.30 R + 0.59 V + 0.11 B


31

Remarques :

Pour des raisons techniques lenvoie des deux signaux de luminance et chrominance lmission doivent tre indpendant lun de lautre. Or dans le signal de chrominance il existe les lment (R,B), qui peuvent influer sur le signal de luminance, cest pour cette raison que le signal de chrominance doit tre ( R-Y, B-Y).

3- Opration de transmission :

Gnralement une opration de correction gamma se fait lmission avant codage et la rception juste avant dcodage.

Figure 6.6

4- Spectre de frquence du TVC :

Le spectre de chrominance est inclus dans le spectre de luminance puisque ce dernier doit couvrir les TV N.B. La sous-porteuse ( fo ), des deux signaux de chrominance est gnralement 4,5 Mhz + 0.5Mhz.

Figure 6.7

IV Le Systme N.T.S.C :

Cest le premier systme de codage TV qui t retenu en 1954 au U.S.A, aprs que dautres ont t rejets cause de leurs incompatibilits. Le systme NTSC adopt la modulation en amplitude simultane des deux signaux de chrominance ( B-Y) et (R-Y) en quadrature de phase sans lenvoie de la porteuse.

Opration de Codage

R

V

B

Correction

Camera

Y

(R-Y)

(B-Y)

f

Luminance

Chrominance

Sous-porteuse


32

Le systme NTSC utilise une base de couleurs YIQ, dtaille ci-aprs :

Y = 0,30R + 0,59V + 0,11B

I = 0,27(B - Y) + 0,74(R - Y) = 0,60R - 0,28V - 0,32B

Q = 0,41(B - Y) + 0,48(R - Y) = 0,21R - 0,52V + 0,31B

1-Principe :

Soit les deux signaux modulants (signaux de chrominance) SR(t) et SB(t), d'amplitude unitaire et de faible bande passante, et une porteuse de pulsation p. La modulation d'amplitude de ces deux signaux en quadrature donne le signal A(t) :

A(t) = P1.[1 + k.SR(t)].sin(p.t) + P2.[1 + k.SB(t)].cos( p.t)

A(t) = [P1sin( p t) + P2cos( p t)] + k.[P1.SR(t)sin( p t) + P2.SB(t).cos( p t)]

Apres suppression de la porteuse :

A(t) = k.[P1.SR(t)sin(p.t ) + P2.SB(t).cos( p t)]

A prs reprsentation vectoriel :

De module : M = 22 ).2().1( SBPSRP +

Et de phase : = arctg (P1.SR/P2.SB)

Une reprsentation vectorielle donne :

Figure 6.8 Exemple :

SR= 0.7, BR= -0.3 alors OP = [ (0.7)2 + (-0.3)2] 21 = 0.76 et tg ( ) =0.7/(-0.3) =-2.33 = 113o.

BR

SR

B-Y

R-Y

P


33

4.1.4 Dmodulation :

A la rception du signal, il faut tout dabord sparer la luminance et le signal de chrominance modul : Luminance : une solution simple est dextraire la luminance par un filtrage passe-bas, une autre solution, plus performante mais plus onreuse, consiste utiliser un filtre en peigne (les dents du peigne tant espaces de fh). Chrominance : le signal de chrominance, modul en amplitude, tant peu sensible aux perturbations apportes par la luminance, un filtre passe-bande ( cloche ) suffit gnralement.

Il faut ensuite dmoduler les signaux de chrominance, ceux-ci sont moduls en amplitude sans porteuse ; il va donc falloir effectuer une dmodulation synchrone, dont voici le principe : Il faut multiplier le signal entrant (m(t)) par une porteuse de rfrence, gnre au sein du rcepteur, asservie en phase la porteuse dorigine ; cet asservissement est ralis lors de la salve de chrominance en dbut de ligne. La salve de rfrence dure 8 priodes et sa phase est de 180.

Porteuse de rfrence : p(t) = Po.sin(ot + o) Onde module : m(t) = Mo(t).sin(ot + (t))

Signal dmodul : R(t) = 2K.p(t).m(t)

R(t) = 2K.Po.sin(ot + o ). Mo(t).sin(ot + (t)) = K.Po.Mo(t).cos(2ot + o + (t) ) + KPoMo(t).cos( (t)- o)

Aprs filtrage passe bas, on obtient D(t) :

D(t) = KPo.Mo (t).cos( (t)- o )

Sachant que les signaux modulants scrivent : S1(t) = M.cos( (t) ) S2(t) = M.sin( (t) )

D(t) = KPo.Mo[S1(t).cos ( o) + S2(t).sin(o)]

En considrant que S1(t) et S2(t) reprsentent I et Q, on a extrait linformation de chrominance.

{

o = 0 : D(t) S1(t) :

o = pi/2 :D(t) S2(t)


34

4.1.5 Schma dun rcepteur NTSC

Figure 6.9 V Le systme P.A.L :

Comme le dfaut major du systme NTSC t les variations de phase, qui pourrait entraner des changements de phase. En 1963 Le docteur Bruch de Telefunken trouver une solution dsign par le PAL, qui est Bas sur le mme principe du systme de codage NTSC, seulement le deuxime de chrominance est invers un ligne sur deux.( dou son nom Phase Alternat line) . Le systme PAL utilise une base de couleurs YUV, dtaille ci-aprs :

Y = 0,30.R + 0,59.V + 0,11.B U = 0,493(B - Y) V = 0,877(R - Y)

Afin de rduire les distorsions de couleurs lies des drives de phase rencontres sur le systme NTSC (entre mission et rception, on alterne la phase de la sous porteuse chrominance chaque ligne : On transmet : U jV.

Ligne 2kN : on transmet U + jV : S(t) = Ucos(pt) +jV.cos(pt + pi/2) Ligne 2kN+1 : on transmet U - jV : S(t) = Ucos(pt) + jV.cos(pt - pi/2)

Le Blanc de rfrence est caractris par Y = max, U = V = 0.

4.2.4 Dmodulation :

La sparation Luminance-Chrominance se fait de la mme manire que pour le NTSC, par filtrage plus ou moins volu. La dmodulation du signal de chrominance peut se faire galement comme pour le NTSC mais, pour obtenir de meilleures performances, il est prfrable dutiliser une ligne retard (de dure dune ligne vido (64 s)) :

La ralisation du retard se fait par propagation acoustique dune onde dans un matriau cramique de forme octogonale ; Pour un fonctionnement correct du dcodage, la norme PAL impose une tolrance de 6 ns. Lors du dcodage de la ligne N, on utilise le signal de la ligne prcdente (N-1), soit :


35

Ligne N-1 : on a U + jV Ligne N : on a U jV

La somme de ces 2 informations donne : 2U La diffrence entre ces 2 informations donne : 2V

Lavantage de cette technique est dannuler une erreur dasservissement de phase de Loscillateur du rcepteur (o vu pour le NTSC). Linconvnient du procd est que le traitement rel est le suivant : La somme de ces 2 informations donne : UN-1 + UN La diffrence entre ces 2 informations donne : VN-1 + VN. Or, dune ligne lautre, linformation couleur peut avoir de fortes variations (contour horizontal, par exemple), ce qui va se traduire par lapparition de fausses couleurs.

Schmas dun rcepteur P.A.L :

Figure 6.10

La ligne retard (470 ns) place sur la luminance sert compenser les temps de propagation des signaux de chrominance travers les filtres.

VI- Le systme S.E.C.A.M :

Une autre solution dcouverte par Mr. Henry de France consiste sparer dans le temps les informations de chrominance, on les transmettant squentiellement, ligne par ligne. (ligne bleu, et ligne verte ). Pour reconstituer la couleur verte il doit y avoir une mmoire (connue par ligne retard), dou le nom Squentiel Mmoire.

Le systme SECAM utilise une base de couleurs Y, DR, DB , dtaille ci-aprs :

Y = 0,30R + 0,59V + 0,11B (bande passante : 6 MHz) DR = -1,902.(R - Y) (bande passante : 1,2 MHz)


36

DB = 1,505.(B - Y) (bande passante : 1,2 MHz)

Le Blanc de rfrence est caractris par Y = max, DR = DB = 0.

Dmodulation :

La dmodulation damplitude exploite un discriminateur de frquence, cest dire un dispositif dont la tension de sortie est proportionnelle la frquence ; cela peut tre trs simplement ralis un filtre passif bobine et capacit de type cloche ; on exploite alors un flanc de la rponse frquentielle du filtre (figure suivante).

3.9 4.8 Mhz F

Gain

Figure 6.11

Cette solution est conomique utiliser mais elle prsente linconvnient de ne pas tre trs linaire, elle impose un ajustage prcis du filtre et le temps de rponse du filtre peut introduire des dfauts de dcodage.

Schmas dun rcepteur SECAM :

Figure 6.12

Pour effectuer la dmodulation, le rcepteur utilise la voie directe et la voie retarde (dune ligne) et utilise linformation du portier pour aiguiller, via le permutateur, le rouge et le bleu. Sur les anciens rcepteurs, lidentification des lignes (Rouge ou bleu) se faisait au dbut de chaque trame, une bascule dterminait, en changeant dtat chaque ligne, ensuite la permutation effectuer ; les rcepteurs plus rcents sont capables didentifier chaque ligne, durant la salve de chrominance, la couleur de la ligne.


37

4.3.4 Performances SECAM

Le choix de la modulation de frquence permet dobtenir une meilleure immunit aux perturbations (bruit ou transition de luminance) mais il prsente linconvnient de ne pas pouvoir dissocier les spectres de luminance et de chrominance ; cela impose un filtrage plus svre de la luminance, au dtriment de la rsolution de limage.

4.4 MESECAM

Il sagit dun format hybride employ essentiellement en Afrique du Nord, il reprend le principe de transmission squentielle de la chroma utilis par le SECAM, mais effectue une modulation damplitude au lieu dune modulation de frquence ; la justification de ce choix de modulation teint des raisons essentiellement conomiques, les magntoscopes PAL tant nettement moins chers que les SECAM.

Cours de Télévision

Documents

Transcript of Cours de Télévision