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François Preghenella

Les systèmes de diffusion image

François Preghenella

Les systèmes de diffusion image vidéo

La diffusion image Page II

Sommaire 1. La diffusion des images au cinéma .................................................................................... 1

1.1. Présentation ................................................................................................................. 1

1.2. Quelques astuces techniques ....................................................................................... 1

1.3. Les formats rencontrés au cinéma ............................................................................... 2

2. Les tubes cathodiques ......................................................................................................... 9

2.1. Principe de fonctionnement ......................................................................................... 9

2.2. Divers types de tubes cathodiques ............................................................................. 11

2.3. Divers modes de balayage ......................................................................................... 12

2.4. Fréquences de balayages (Système 625 lignes) ......................................................... 14

2.5. Schéma de principe d'un téléviseur couleur .............................................................. 15

2.6. Le canal TV ............................................................................................................... 15

2.7. Critères de performances ........................................................................................... 17

2.8. Caractérisation - différents modes d'affichage .......................................................... 17

2.9. Les modes graphiques ............................................................................................... 18

3. Introduction sur les technologies d'écrans plats FPD ....................................................... 20

4. Les écrans au plasma (Nom technique PDP) ................................................................... 22

4.1. Présentation ............................................................................................................... 22

4.2. Historique et avenir ................................................................................................... 22

4.3. Qu'est-ce qu'un plasma ? ............................................................................................. 22

4.4. Principe de fonctionnement des écrans au plasma. ................................................... 23

4.5. Pour aller plus loin... .................................................................................................. 24

4.6. Avantages/ inconvénients .......................................................................................... 24

4.7. Domaines d'application.............................................................................................. 26

4.8. Les évolutions du plasma .......................................................................................... 27

4.8.1. Luminosité .......................................................................................................... 27

4.8.2. Taille d'image ..................................................................................................... 27

4.8.3. Autres évolutions ................................................................................................ 27

5. Les écrans à cristaux liquides ........................................................................................... 28

5.1. Présentation ............................................................................................................... 28

5.2. Principe de fonctionnement ....................................................................................... 28

5.3. Avantages/ inconvénients - Évolutions ..................................................................... 29

6. La technologie VFD ......................................................................................................... 30

6.1. Présentation et principe de fonctionnement ............................................................... 30

6.2. Domaine d'utilisation et limitation ............................................................................ 30

7. La technologie OLED ...................................................................................................... 30

La diffusion image Page III



8. La technologie FED ......................................................................................................... 32



9. La technologie MEMS ..................................................................................................... 32

10. Les vidéoprojecteurs ..................................................................................................... 33

10.1. Généralités et technologies .................................................................................... 33

11. Les rétroprojecteurs ....................................................................................................... 40

11.1. Principe de fonctionnement ................................................................................... 40

11.2. Utilisation ............................................................................................................... 40

11.3. Avantages/ inconvénients ...................................................................................... 41

12. Les autres technologies ................................................................................................. 42

12.1. Quelques prototypes ............................................................................................... 42

12.2. Les écrans géants à diodes électroluminescentes ................................................. 42

12.3. Les écrans gigantesques modulaires ...................................................................... 42

12.4. L'écran le plus grand du monde (à tubes électroluminescents) .............................. 43

13. Des impératifs de qualité de plus en plus importants .................................................... 43

13.1. Un comparatif de deux images issues de 2 formats ............................................... 43

14. LEXIQUE (des termes spécifiques) .............................................................................. 45

La diffusion image Page 1

Nous commencerons par étudier le mode de diffusion d’images animées le plus ancien, c'est à dire le cinéma. Nous poursuivrons ensuite par une présentation des vidéo projecteurs, avec les principales technologies utilisées.

1. La diffusion des images au cinéma

1.1. Présentation Comme la photo classique, les prises de vue au cinéma font appel à un procédé d'enregistrement utilisant une pellicule dont les largeurs et hauteurs diffèrent suivant le type de format utilisé (Voir ci-après). Le nombre d'images enregistrées ou projetées par seconde est identique et constant, à savoir 24 ou 25 images par seconde. Les dimensions des formats étant différents, les constructeurs ont du recourir à des vitesses de défilement adaptées à chaque format pour pouvoir conserver ce nombre d'images par seconde. Il existe en général deux dimensions pour chacune deux types de pellicules Une pellicule de prise de vue, utilisée avec la caméra lors d'un tournage Une copie de la pellicule citée au dessus destinée à la projection du film en salle, de dimensions toujours inférieures à la précédente.

1.2. Quelques astuces techniques

1.2.1. Défilement de la pellicule lors de l'enregistrement Le principe de fonctionnement est très proche de la photographie classique sur pellicule. Alors que la pellicule est à l'arrêt, maintenue fermement en place par la contre griffe l'obturateur rotatif (180°) laisse passer la lumière nécessaire à l'exposition. Lorsque l'exposition est complète, la partie pleine et miroitée de l'obturateur renvoie l'image vers le viseur. Pendant ce temps, dans le noir (pour ne pas impressionner la pellicule), la griffe avance la pellicule d'une image.

1.2.2. L'anamorphose Cette astuce consiste à utiliser des objectifs spécifiques qui modifient les proportions de l'image formée lors de la prise de vue. L'image est ainsi « écrasée » dans le sens de la longueur. Ce procédé permet d'obtenir des images beaucoup plus larges qui sont grandement appréciées des amateurs de cinéma. Prenons l'exemple d'une pellicule de 35 mm anamorphosée

Nous percevons très nettement la déformation de Limage, écrasée dans le sens de la longueur. A la projection, cette image devient :

La perception « naturelle » de la scène est alors rétablie.


1.3. Les formats rencontrés au cinéma

1.3.1. Définitions Le format du film est sa largeur exprimée en millimètres. C'est le 35 mm qui a été choisi comme format standard depuis le congrès de 1909 tenu à Paris A l'avènement du parlant, la piste sonore viendra « mordre » sur une partie de l'image. Le 35 mm est le format professionnel le plus couramment rencontré. Il existe également le 16 mm, avec possibilité de le gonfler en 16mm (Le 35 mm peut être également réduit en 16 mm). A partir des années 1950, on a vu fleurir sur le marché des formats plus larges. Le cinéma amateur, quant à lui, se contente des formats dits « substandards », c'est à dire de largeur inférieure au 35 mm. Parmi les formats standards, on trouve le 16 mm (que certains professionnels utilisent), mais aussi le 17.5 mm, le 9,5 mm abandonné au profit du 8 mm, puis du super 8.


1.3.2. Le 16 mm

Les pistes image peuvent être doublées d'une piste de son magnétique ou optique. Les pellicules possèdent deux rangées de perforations latérales contre une pour le Super 16. Le rapport longueur sur hauteur de l'image projetée est de 1,37 pour le 16 mm contre 1,66 pour le super 16.

1.3.3. Autres formats Il existe une foule d'autres formats existants (On peut consulter le site http://www.lumiere.org/techniques/formats-recapitulatif.html pour plus de détail, ou le tableau ci-après). Le plus connu est le 35 mm, avec des images anamorphosées ou non. Le 35 mm standard possède des dimensions de 21,9 sur 16 mm pour la copie de prise de vue et de 21 sur 15.3 mm pour la copie de projection. Le rendu à l'écran peut être alors complètement modifié


Format Pellicule Dimensions mm) L x H

Rapport L/H Défilement Commentaires Prise de vue Projection

8 mm

8 mm, une rangée de

perforations latérales.

4.9 x 3,7 (18 mm2)

4.4 x 3,3

(15 min2) 1,33

vertical, 1

perf/image

Super 8

8 mm, une rangée de

perforations latérales

5,7 x 4,1 (23 mm2)

5,3 x 4,0 (21 mm2) 1,33

vertical, 1

perf/image Par rapport au 8 mm les perforations sont plus

étroites.

9,5 mm

9,5 mm, une rangée

de perforations axiales.

- 8,2 x 6,15 (50 mm2) 1,33 vertical,

1 perf/img

16 mm

16 mm, deux rangées de

perforations latérales.

10,3 x 7,5 (77 mm2)

9,5 x 6,9 (66 m2) 1,37

vertical, 1 perf/img

Super 16

16 mm, une rangée

de perforations latérales.

12,4 x 7,5 (93mm2)

11,9 x 7,2 (86mm2) 1,66 vertical,

1 perf/img

Format de prise de vue destiné plus particulièrement au gonflage en 35 mm.

Standard muet

35 mm, deux rangées de perforations latérales.

24,9 x 18,7 (466 mm2)

239 x 18 (430 mm2) 1,33

vertical, 4 perfs/img

Standard 21,9 x 16

(350 mm2) 21 x 15,3 (321 mm2) 1,37

Par rapport au standard muet, une piste sonore optique a été ajouté sur la

gauche de la pellicule et la distance « inter-images » a été augmentée.

Panoramique

(35 mm large)

21,9 x 16 (350 mm2)

21 x 12,6 (265 mm2)

1,66 (35 mm large « français »)

1,66 et 1,85 sont les rapports standards encore en usage -, les dimensions

de prise de vue correspondent aux usages aux USA (prise de vue sur


21 x 11.3 (237 mm2)

1,85 (35 mm large

« américain »)

toute la hauteur du standard), en Europe on positionne généralement un

cache caméra fonction de l'image voulue en projection.

Scope magnétique 24,9 x 18,7

(466 mm2) 23,2 x 18,2

(422 mm2) 2,66 ou 2,55 vertical,

4 perfs/iing

L’image est anamorphosée à la prise de vue avec un rapport de 2. Le

rapport initial de 2,66 a été ramené à 2,55 après ajout de pistes magnétiques sur la copie. Le pistage magnétique

impose des perforations carrées non standards.

Scope optique

35 mm deux

rangées de perforations

latérales.

21,9 x 18,6 (407 mm2)

21 x 17,5 (368 mm2)

2,35 ou 2,39

vertical 5

perfs/img

L'image est anamorphosée à la prise de vue avec an rapport de 2. En 1971 le rapport L/H est passé à 2,39 pour mieux s'accommoder des collages et en 1994 sa

dimension a été réduite à 21 x 17,5 mm.

Super 35

24,9 x 18,7 (466 mm2) - 1,66, 1,85 ou 2,35

Ce format n'est pas destiné à la projection car il est dépourvu de piste optique ; certaines caméras

permettent de réduire l'avance à 3 perforations par image afin d'économiser de la pellicule.

VistaVision 37,7 x 25,2 (950 mm-)

36 x 18,3 (659 mm2) 1,66 ou 1,85 horizontal

, 8

perfs/img

Ce format n'a été utilisé en projection que très rarement les copies étant généralement des réductions en panoramique

1,56 ou 1,85.

Technirama 38 x 25,2

(958 mm2) - 2,25

L'image est anamorphosée à la prise de vue avec un rapport de 1,5 ; ce format n'a été que rarement utilisé en projection

les copies étant soit des réductions en Scope soit des gonflage en 70 mm (Super Teclmirama 70).

Techniscope

22 x 9,5

(208 mm2) -

2,35

vertical, 2

perfs/img Format de prise de vue, les copies sont en

Scope.

Cinérama 25,3 x 28,3 25 x 27,6

(690 mm2) 2,65 vertical,

6 Le défilement initial du film était de 26 images par seconde et

fut


(716 mm 2) pour chaque pellicule

pour chaque

pellicule

perfs/img ramené à 24 pour pouvoir sortir des version Scope des films en Cinérama ; le Cinemiracle et le Kinopanorama sort des

procédés compatibles.

Todd-AO, Suer

p Panavision 70

65 mm (prise de

(prise

vue), 70 (projection)

deux rangées de

perforations latérales

52,6 x 23 (1210 mm2)

48,6 x 22,1 (1074 mm2)

2,2

vertical 5 perfs/img

Originellement le Todd-OA utilisait un objectif très grand angle surnommé a bugeye » (12,7 mm, 120' de couverture, plus de 40

kg) afin de reproduire les sensations du Cinerama ; il a été rapidement

abandonné à cause des déformations qu’il induisait ; le procédé Super Panavision 70 utilise les mêmes pellicules

que le Todd-AO avec des objectifs plus standards ; le passage de 65 mm à la prise de vue à 70 mm à la projection

permet d'ajouter 6 pistes magnétiques sur le film.

Ultra Panavision 70

52.6 x 23

(1210 mm2)

48,6 x 22

(1069 mm2)

2,76

L'image est anamorphosée à la prise de vue avec un rapport de 1,25 ; ce procédé a été exploité par la MGM sous le nom

de MGM Camera 65 ; les films sont identiques à ceux utilisés en Todd-AO y compris pour le pistage magnétique.

Imax 70,4 x 52,6 (3703 mm2)

69,6 x 48,6 (3383 mm2)

1,43 horizontal

15 perfs/img

L’Intax utilise un écran plat alors que l'Onmimax utilise un écran hémisphérique et un objectif fisheye ; les

pellicules utilisées sont identiques à celle du Todd-AO à l'exception du soit qui est toujours porté par un support

sépare (analogique ou numérique).


2. Les tubes cathodiques Les travaux réalisés par l'allemand Karl F. Braun en oscillographie cathodique et par l'italien Guglielmo Marconi suscitèrent l'intérêt du Russe Boris Rosing qui, en 1911, réalisa le premier tube cathodique. Ce tube sera repensé et amélioré par un autre Russe, Vladimir Z\vorvkin (brevet de 1923), et il peut être considéré comme l'ancêtre de nos téléviseurs. Les principes de fonctionnement de ces tubes cathodiques ainsi que ceux des tubes caméras sont les mêmes qu'actuellement. C'est le système de diffusion d'images le plus couramment utilisé. Le tube cathodique a permis de nombreuses applications comme la télévision, les ordinateurs, les oscilloscopes... Actuellement totalement maîtrisée et très rentable, la technologie des CRT (Cathodic Ray Tube, Tube cathodique en anglais) voit cependant son avenir s'obscurcir. Son poids et sa taille en sont les causes principales. Nous recherchons des écrans toujours plus grands. toujours plus nets pour plus de confort visuel. Les CRT sont inconcevables, économiquement et en terme de place et de poids, au-delà d'une diagonale d'un mètre. De plus, la consommation électrique d'un tel dispositif n'est pas négligeable et devient une troisième contrainte là ou l'énergie se fait rare (bateaux, avions, navettes spatiales...). C'est dans cette optique que de nombreuses technologies à écrans plats ont vu le jour. La plus connue est certainement la technologie cristaux liquides (LCD). C'est elle qui équipe les ordinateurs portables, et beaucoup d'autres dispositifs d'affichage. Il existe aussi les écrans électroluminescents (EL), les écrans à émission de champ (FED) et les écrans à plasma (PAP). Toutes ces technologies offrent des écrans plats. On peut ensuite les différencier par la qualité d'image qu'elles produisent; par leur coût économique et leur consommation électrique.

2.1. Principe de fonctionnement Son étude plus en détail sera effectuée lors de l'étude du chapitre consacré à la sensitométrie.et notamment l'étude du ^f en vidéo. Nous présenterons néanmoins dans cette partie une présentation sommaire du fonctionnement. Une cathode (1) est portée à incandescence et émet un faisceau d'électrons (2). Ces électrons sont accélérés par un anneau (3) qui a le rôle d'une anode. L'écran (6) est constitué d'une mosaïque de luminophores (7). Lorsque le faisceau d'électrons rencontre l'un de ces points, celuici devient lumineux sous l'effet du courant qui le traverse : on appelle cela un « spot ». Pour diriger le faisceau d'électrons, on dispose autour de celui-ci des plaques déviatrices (4) et (5). Lorsque ces plaques (en métal) sont soumises à un potentiel, le faisceau d'électrons est dévié vers la plaque dont le potentiel est le plus haut. Les plaques verticales (4) servent à déplacer le faisceau horizontalement et les plaques horizontales (5) verticalement. On module le potentiel de ces plaques pour créer une trajectoire du spot. Le standard est de balayer l'écran ligne par ligne comme indiqué sur la figure suivante.


Pour obtenir une modulation du signal lumineux émis par les luminophores, on module la tension appliquée à l'anode. Pour obtenir une image en couleur, on utilise trois tubes : un pour le rouge, un pour le bleu et un pour le vert. Un point est formé de trois luminophores, chaque tube étant associé à son luminophore respectif.

La principale faiblesse de ce mode de reproduction de l'image est de ne pas convenir aux écrans de grande taille. En effet, la profondeur du système (cathode + anode + plaques) doit être, pour pouvoir assurer un fonctionnement correct, proportionnelle à la diagonale de l'image. De ce fait, rapprocher de trop les plaques déviatrices de l'écran rend le spot flou sur les bords de l'écran et donc détériore la qualité de l'image.

De ce fait, lorsque l'on souhaite malgré tout utiliser ce type d'appareil pour reproduire une image de grande taille, il est nécessaire de juxtaposer plusieurs appareils de plus petite taille qui vont chacun ne reproduire qu'une partie de l'image à visualiser (Ce type de reproduction d'image est utilisé par exemple sur des plateaux de télévision ou lors de concerts).


2.2. Divers types de tubes cathodiques • Les tubes FST Invar : Le masque est percé de trous ronds (FST Invar). Ils permettent une grande

précision dans le texte et sont parfaitement adaptés à un usage bureautique.

En couleur, l'apparence de la face avant du moniteur FST-Inverest la suivante

• Les tubes Trinitron : Cette technologie, développée par Sony, est aujourd'hui tombée dans le domaine public. Le masque est percé de fentes verticales, qui laissent passer plus de lumière. Ce type est capable de reproduire une parfaite fidélité des couleurs, et il est donc plus adapté au graphisme. Mais ce type d'affichage est moins précis que les tubes Invar.

En couleurs_ l'apparence de la face avant du tube est la suivante


• Les tubes Chromaclear (NEC) ou Diamondtron (Mitsubishi) permettent de conjuguer les deux modes de formation des images précédents, en offrant des ouvertures dans le masque de forme ellipsoïdales

2.3. Divers modes de balayage Nous pouvons distinguer deux modes principaux de balayage de l'écran d'un tube cathodique, dont le plus courant est le balayage entrelacé, dont nous avons établi les principales caractéristiques dans le chapitre « colorimétrie et télévision ».

2.3.1. Rappels concernant le balayage entrelacé

2.3.1.1. Origine de la définition du nombre de lignes L'ensemble de points élémentaires (capteurs luminophores) formant l'image vidéo est balayée par le faisceau d'électrons selon des lignes quasiment horizontales et strictement parallèles. Le nombre de ces lignes a été préalablement définis selon le format de l'image, du pouvoir séparateur de l'œil ; ainsi que de la distance d'observation. Chez l'observateur de référence, comme nous l'avons vu dans le chapitre de physique intitulé « ondes et lumière », le pouvoir de résolution de l'oeil est de l' d'arc (deux points rapprochés formant 1 angle de moins de 1 minute d'arc seront considérés par cet oeil comme étant confondus). Un angle de vision considéré comme confortable pour visualiser une image de format 4/3 à une distance de quatre fois la diagonale de l'écran (distance moyenne d'observation) est de 8°33'. Ainsi, le nombre minimal de lignes horizontales que doit afficher cet écran est de 8°33' 0°O1' = 512, soit 512 lignes. En Europe et en Asie, ce nombre a été fixé à 625 (576 lignes visibles), tandis qu'aux États-Unis, il est de 525 (avec seulement 480 lignes visibles).

2.3.1.2. Influence de la persistance rétinienne L'œil humain est caractérisé par un phénomène de persistance rétinienne de l'ordre de 1/15Eme de seconde. Le nombre d'images à diffuser par seconde pour que l'œil perçoive une continuité à partir d'une succession d'images fixes doit donc dépasser 15. Les systèmes à 625 lignes utilisent 25 images par seconde, et les systèmes à 525 lignes 30. Ces deux valeurs sont des sous-multiples des fréquences secteurs dans les pays concernés (resp. 50 et 60 Hz), ce qui permet d'éviter des phénomènes interférentiels (battements) entre les fréquences secteurs et balayage du tube considéré. Cependant, il s'avère qu'à 25 ou 30 images par seconde, il se produit un effet de papillonnement très gênant pour l'observateur. Un dispositif astucieux a été mis au point pour augmenter la fréquence de rafraîchissement de l'écran ; sans pour autant augmenter le nombre d'images par seconde, et donc le volume d'informations à transmettre (et donc la bande passante correspondante). Cet artifice consiste à effectuer le balayage non pas dans l'ordre naturel des lignes, mais de façon dite entrelacée. Les lignes impaires sont balayées pour former une première trame, puis une seconde trame est obtenue par balayage des lignes paires. De ce fait, le nombre de trames (et donc la fréquence de rafraîchissement de l'écran, certes partielle) est donc deux fois plus élevé que le nombre d'images. Notre système visuel se laisse tromper par ce système, percevant en réalité 50 trames de 312,5 lignes par seconde, mais ayant l'impression de recevoir une image nouvelle tout les 1/50eme de seconde.


La déviation des divers faisceaux venant frapper les capteurs luminophores est assurée par des bobines (déviation électromagnétiques), quelquefois, mais plus rarement, par des plaques chargées (déviation électrostatique). Les faisceaux viennent exciter les capteurs luminophores d'une même ligne les uns à la suite des autres pendant un temps variables dépendant du système considéré (52 µs dans le cas particulier du système 625 lignes, 50 Hz). En fin de ligne, le spot s'éteint pour revenir rapidement (12 µs, toujours dans le système 625 lignes, 50 Hz) à la ligne suivante. En sautant une ligne. C'est l'instant de suppression ligne En fin de trame, le spot s'éteint pour remonter rapidement (2ms, dans le système considéré). La trame suivante peut alors débuter.

2.3.1.3. Avantages/ inconvénients • Respect de l'observateur, avec une bonne analyse des mouvements, surtout dans les pays ayant

une fréquence secteur à 60 Hz. • La résolution verticale de l'image est divisée par deux par rapport à sa définition horizontale,

puisque, à tout instant, la moitié des lignes est affichée. • Un scintillement interligne désagréable pour l'observateur se produit sur les lignes fines horizontales,

phénomène particulièrement visible sur les grandes zones très claires de l'image. Notons au passage que ce phénomène affecte également le cinéma. mais il est moins perceptible du fait de la moindre luminance d'un écran de cinéma par rapport à celui d'un téléviseur. Il est de plus réduit dans le cas du cinéma par une technique de double projection.

En télévision, ce papillonnement est véritablement éliminé sur les récepteurs à 100 Hz. dans lesquels la

fréquence d'affichage des images est doublée.


2.4. Fréquences de balayages (Système 625 lignes) L'image entière est donc décrite en 1/25 s. soit une fréquence de 25 Hz. Dans le cas du système 625 lignes,

la fréquence de balayage lignes sera

625 x 25 = 15625Het la période correspondante T, = 64 µs.

La période d'une trame est T = 1/50 s = 20 ms. Après avoir balayé une ligne, le spot ne revient pas instantanément à gauche de l'écran ; le temps de retour du spot représente environ 20% de la période. Cela donne

• Pour le balayage d'une ligne : 52 µs pour l'aller et 12 µs pour le retour :

• Pour le balayage d'une trame : 18 ms pour l'aller et 2 ms pour le retour


2.5. Schéma de principe d'un téléviseur couleur Sans entrer dans le détail des circuits électroniques, le schéma ci-dessous montre les principaux éléments

d'un téléviseur

2.6. Le canal TV Le nombre d'informations à transmettre dépend du nombre de pixels sur l'écran. 1. Problème Quel doit être le nombre de pixels suivant une ligne pour que la résolution horizontale soit la même que la résolution verticale Considérons le cas d'un écran de format 4/3 fonctionnant sur un système 625 lignes Le nombre de pixels suivant une ligne horizontale doit être

625 x 4/3 = 833 La ligne étant parcourue en 64 µs, nous pouvons en déduire la fréquence du signal, sachant qu'à chaque période, on commande 2 pixels (un à chaque alternance)

Période = sµ154,02/833

64=

Fréquence = Hz66 10.5,6

10.154,01

=−

Nous n'avons considéré qu'un seul type de pixels, et nous avons en fait le système classique de codage des couleurs YUV (Y, R-Y et B-Y). Mais nous savons que les informations couleur sont intégrées dans le signal


composite, et en fait, une bande passante de 6,5 MHz est suffisante pour faire transiter toutes les informations de couleur (Cf. schéma suivant)

De ce fait, cette valeur est corrigée, en y incluant toutes les autres informations nécessaires (son) ou

optionnelles (Télétex, Son Nicam, Naviclick® et autres éléments supplémentaires...) et ramenée à 8 MHz pour le système SECAM.

2.6.1. Conséquences • Les bandes passantes des composants électroniques traitant l'image vidéo doivent avoir au

moins cette largeur en fréquence, sous peine de perdre une partie du signal. • La largeur d'un canal TV, c'est à dire la bande de fréquence réservée à chaque émetteur, doit

être supérieure à cette valeur, pour éviter les interférences entre différents canaux. En fait, elle doit englober aussi la bande de fréquences correspondant au son, émis indépendamment du signal vidéo.

La largeur d'un canal peut être évaluée à 8 MHz pour le système français SECAM, en y incluant la bande passante utilisées pour transmettre les informations supplémentaires (Sous porteuse son, télétexte... ) Bien entendu, les fréquences porteuses des émetteurs devront être très supérieures à cette valeur'. Ainsi, la bande UHF (Ultra Haute Fréquence) va de 470 à 862 MHz.

2.6.2. Le balayage progressif C'est le mode balayage universel dans les cas des moniteurs informatiques. Il commence à être utilisé en vidéo par certaines standards hautes définitions.

2.6.2.4. Principe Dans ce cas, à chaque instant, toutes les lignes de l'image sont présentes, ce qui élimine totalement le défaut de scintillement de l'image, propre au balayage entrelacé.

Cf. Cours de physique sur les modulations analogies, de fréquence et d'amplitude


2.6.2.5. Avantages/ inconvénients La bande passante nécessaire à la bonne transmission du signal est de ce fait doublée par rapport à un balayage classique entrelacé. Ce défaut, qui a une incidence relativement faible dans le cas de l'informatique, compte tenu de la faiblesse des longueurs de câbles parcourues par les signaux (distance Unité centrale - moniteur) En vidéo cependant, les distances à parcourir par le signal vidéo sont nettement plus importantes, compte tenu des infrastructures techniques standards. De ce fait, la largeur de la bande passante affectée à ce signal doit être sensiblement la même que celle affectée au signal issu du balayage entrelacé. La solution actuellement retenue consiste à adopter une fréquence image (pour ce type de balayage) qui soit égale à la moitié de la fréquence trame du balayage entrelacé. La solution actuellement envisagée a été définir un standard, appelé 24p. basé sur une cadence de 24 images progressives par seconde (voir cours« formats d'enregistrement numérique »).

2.7. Critères de performances La taille. Elle est généralement exprimée en pouce (1 pouce = 2,54 cm), et mesure la diagonale de l'écran. Il existe des écrans de 14. 15, 17, 19, 21 et 24 pouces. Attention, la diagonale réelle mesurée est rarement égale à celle mentionnée par le fabriquant. Ce phénomène est du au boîtier de l'écran, qui cache parfois une petite partie de la surface d'affichage2.

Indications : Les tailles standard des écrans sont les suivantes (liste non exhaustive) • 14 pouces, soit une diagonale de 36 cm environ • 15 pouces, soit une diagonale de 38 cm environ ; • 17 pouces, soit une diagonale de 43 cm environ • 19 pouces, soit une diagonale de 48 cm environ • 21 pouces. soit une diagonale de 53 cm environ ;

Les tubes cathodiques offrent technologiquement une surface d'écran plus petite, par rapport à leur homologue LCD ou Plasma. Certains constructeurs donneront d'ailleurs des comparatifs entre les différentes technologies. Et nous étudierons en exercices ceux proposés par NEC...

La carte graphique possède un circuit dit RAMDAC accompagné de VRAM (mémoire vive) dont les performances vont permettre d'afficher un certain nombre de points à un certain taux de rafraîchissement (fréquences horizontales et verticales) avec un certains nombre de couleurs par pixels affichés (pixel= picture element=point : unité élémentaire d'affichage).

2.8. Caractérisation - différents modes d'affichage En 2002, une carte acquise avec un ordinateur d'entrée de gamme doit afficher au minimum 1280x 1024 points sur 24 bits (224 = 16 millions de nuances possibles) à la fréquence de 75 Hz . Ceci pour un affichage confortable sur un écran de diagonale 17 pouces (1 pouce= 2,54 cm) Les principales définitions de sortie des cartes possèdent la dénomination commerciale suivante

• EGA (au début de l'informatique : 320x240) • VGA : 640x480 points (au début pour écran 14 pouces) • SVGA : 800x600 • XGA (ou XVGA): 1024x768 • SXGA : 1280x 1024 ou 1280x960

Vous trouverez dans la littérature des conseils d'affichage, en fonction de la taille de votre moniteur :

Diagonale Définition , 15" 800 x 600 17" 1024x 768 19" 1280 x1024 21" 1600 x 1200

Mais ces conseils « a priori » sont à modérer, en fonction de l'individu et de l'utilisation qu'il faut de sa station de travail...


2.9. Les modes graphiques On appelle mode graphique le mode d'affichage des informations à l'écran, en terme de définition

et de nombre de couleurs. Il représente ainsi la capacité d'une carte graphique 4à gérer des détails ou celle d'un écran de les afficher.

2.9.1. Les modes « historiques »

2.9.1.1. MDA Le mode MDA (Monochrome Display Adapter), apparu en 1981, est le mode d'affichage des écrans monochromes fournissant un affichage en mode texte de 80 colonnes par 25 lignes. Ce mode permettait d'afficher uniquement des caractères ASCII, et est aujourd'hui totalement abandonné.

2.9.1.2. CGA Le mode CGA (colon graphie adapter) est apparu en 1981 peu après le mode MDA avec l'arrivée du PC (personal computer). Ce mode graphique permettait

• un affichage en mode texte amélioré, permettant d'afficher les caractères avec 4 couleurs. • un affichage en mode graphique permettant d'afficher les pixels en 4 couleurs avec une résolution de

320 pixels par 200 (notée 320x200)

2.9.1.3. EGA Le mode EGA (Enhanced Graphie Adapter) est apparu au début des années 1985. Il permettait

d'afficher 16 couleurs avec une résolution de 640 par 350 pixels (notée 640x350), soit des graphismes beaucoup plus fins qu'en mode CGA.

2.9.2. Les modes « actuels »

2.9.2.1. VGA Le mode VGA (Video graphies Array) a vu le jour en 1987. Il permet une résolution de 720x400 en mode texte et une résolution de 640 par 480 (640x480) en mode graphique 16 couleurs. Il permet également d'afficher 256 couleurs avec une définition de 320x200 (mode également connu sous le nom de MCGA pour Multi-Colour Graphics Array). Le VGA est rapidement devenu le mode d'affichage minimum pour les ordinateurs de type PC.

2.9.2.2. XGA En 1990, IBM a introduit le XGA (eXtended Graphics Array). La version 2 de ce mode d'affichage, baptisé XGA-2 offrait une résolution de 800 x 600 en 16 millions de couleurs et de 1024 x 768 en 65536 couleurs.

2.9.2.3. SVGA Le mode SVGA (Super Video Graphics Array) est un mode graphique sous 8 bits permettant d'afficher 256 couleurs à des résolutions de 640x200, 640x350 et 640x480. Le SVGA permet également d'afficher des définitions supérieures telles que le 800x600 ou le 1024x768 en affichant moins de couleurs.

2.9.2.4. SXGA Le standard SXGA (Super eXtended Graphics Array) défini par le consortium VESA (afin de pallier le manque de standardisation des modes graphiques un consortium réunissant les principaux fabricants de cartes graphiques s'est créé (le VESA, Video Electronic Standard Association) afin de mettre au point des standards graphiques) fait référence à une résolution de 1280 x 1024 en 16 millions de couleurs. Ce mode a pour caractéristique d'avoir un ratio d'affichage de 5:4 contrairement aux autres modes (VGA, SVGA, XGA. UXGA).

2.9.2.5. UXGA Le mode UXGA (Ultra eXtended Graphics Array) définit une résolution de 1600 x 1200 avec 16 millions de couleurs.

2.9.2.6. WXGA Le mode WXGA (Wide eXtended Graphies Array) définit une résolution de 1280 x 800 avec 16 millions de couleurs.


2.9.2.7. WSXGA Le mode WSXGA (Wide Super eXtended Graphics Array) définit une résolution de 1600 x 1024 avec 16 millions de couleurs.

2.9.2.8. WSXGA+ Le mode WSXGA+ (Wide Super eXtended Graphics Array-;-) définit une résolution de 1680 x 1050 avec 16 millions de couleurs.

2.9.2.9. WUXGA Le mode WUXGA (Wide Ultra eXtended Graphies Array) définit une résolution de 1920 x 1200 avec 16 millions de couleurs.

2.9.2.10. QXGA Le mode QXGA (Quad eXtended Graphics Array) définit une résolution de 2048 x 1536 avec 16 millions de couleurs.

2.9.2.11. QSXGA Le mode Q S X G A (Quad Super eXtended Graphies Array) définit une résolution de 2560 x 2048 avec 16 millions de couleurs.

2.9.2.12. QUXGA Le mode QUXGA (Quad Ultra eXtended Graphies Array) définit une résolution de 32000 x 2400 avec 16 millions de couleurs.

2.9.2.13. Résumé - Tableau récapitulatif Format

d'affichage Résolution horizontale Résolution verticale Nombre de pixels

VGA 640 480 307 200 SVGA 800 600 480 000 XGA 1024 768 786 432

SXGA 1280 1024 1 310 720 SXGA+ 1400 1050 1 470 000 SXGA+ 1280 1024 1 310 720 UXGA 1600 1200 1 920 00 QXGA 2048 1536 3 145 728 QSXGA 2560 2048 5 242 800 QUXGA 3200 2400 7 680 000


3. Introduction sur les technologies d'écrans plats FPD Les FPD (Flat Panel Display) regroupent toutes les technologies à écrans plats. Ce sont des dispositifs de visualisation directe et de faible épaisseur par rapport à la technologie dominante de visualisation (le tube cathodique). La fonction essentielle des écrans plats est de pouvoir visualiser des données et des images de qualité sur un espace à faible encombrement.

Il existe de nombreuses technologies d'écrans plats. Les principales sont les suivantes

• Écrans à cristaux liquides (LCD) • Les écrans à cristaux liquides à matrice active (à transistors : TFT) • Les écrans à cristaux liquides à matrice passive (TN, STN) • Écrans utilisant des technologies émissives • Les écrans à plasma (PDP) • Les écrans électroluminescents (TFEL ou LED) • Les écrans organiques électroluminescents (OLED) • Les écrans à effet de champ (FED) o Les écrans fluorescents (VFD) • Les écrans utilisant d'autres technologies • Écrans à micro-miroirs (DMD)

Nous développerons davantage certains dispositifs comme les écrans à cristaux liquides ou plasma qui font l'objet d'une industrialisation de masse. Il existe également des systèmes d'affichage à projection ou à retroprojection, que nous aborderons en partie seulement. Pour pouvoir commander chaque point de l'écran, on va organiser des électrodes suivant une matrice, c'est-à-dire en lignes et en colonnes. L'électrode du haut sera disposée en ligne et celle du bas en colonnes (ou inversement). A chaque intersection de ces lignes et colonnes, on place une cellule de cristal liquide formant ainsi une grille de pixels.

Il existe trois types d'écrans à matrice passive : l'écran à chiffre (7 segments), l'écran à caractères (16 segments) et l'écran graphique.

Ces afficheurs peuvent être réflectifs (la lumière ambiante se réfléchit sur un miroir situé sous les cristaux liquides), rétro-éclairés (c'est la lumière émise par une source lumineuse qui se réfléchit sur le miroir, comme pour les téléphones portables), ou bien encore transparents des deux côtés. Pour les moniteurs d'écrans LCD, la source lumineuse se trouve à l'arrière des cristaux liquides, ils ne nécessitent donc pas de miroirs. Il existe deux types de technologie LCD dites à matrice passive : les écrans de type TN (Twisted Nematic) et ceux de type STN (Super Twisted Nematic).

Les STN ont plusieurs variantes. Leurs molécules de cristal liquide font subir une rotation supérieure à 90° à la lumière (entre 180° et 260°). Les polarisateurs sont décalés de 200° l'un par rapport à l'autre. Les STN améliorent ainsi la qualité d'affichage (contraste) par rapport aux TN.

Le système à matrice passive STN-LCD utilisé dans les premiers ordinateurs portables est beaucoup trop lent pour convenir au flux d'images vidéo. Il faut donc employer des écrans LCD à matrice dite active.

Le principe est le même, mais, au lieu d'activer successivement les points à l'aide de fils conducteurs, chacun d'eux est contrôlé par un transistor en couche mince TFT (Thin Film Transistor) qui agit comme un interrupteur. Ces matrices actives assurent un meilleur contrôle de chaque pixel, améliorant ainsi la rapidité, le contraste, la luminosité, la netteté et l'angle de vue.


Pour faire apparaître une couleur sur l'écran, chaque pixel correspond à 3 bâtonnets (une par couleur, chacun d'entre eux étant contrôlé par un transistor propre. Le principe de fonctionnement de la couleur est basé sur un principe de damier composé de nombreux pixels, chacun recouvert d'un filtre de la couleur d'une des trois couleurs primaires (bleu, rouge, vert). Enfin, en modulant l'intensité du courant, on permet aux transistors de reproduire des niveaux de chaque couleur élémentaire pour former les autres couleurs.

Domaine d'utilisation et limitation

La technologie LCD est utilisée pour un grand nombre d'appareils portables différents comme les téléphones et agendas portables, les montres, les écrans couleurs des caméscopes, etc... On trouve des écrans plus grands tels que les moniteurs couleurs pour ordinateur. Ces derniers sont de grande qualité en terme d'économie d'espace, de légèreté et de consommation d'énergie (60% en moins que les CRT). Un moniteur LCD présente un coût à long terme moins élevé qu'un tube cathodique car la longévité moyenne d'un écran plat rétro éclairé est plus élevée (jusqu'à 60 000 heures pour les LCD contre 25 000 heures seulement pour les tubes). Il est donc idéal pour un hall de réception d'une société avec en plus un design irréprochable. De plus, cet écran peut-être tactile*. Les écrans LCD ont un autre atout : ils ne génèrent pas ou peu de radiations électromagnétiques nocives et sont insensibles aux interférences. En plus, ils ne chauffent presque pas. Ils peuvent donc s'intégrer dans des environnements critiques où les interférences électromagnétiques doivent être tenues à l'écart. Très récemment, on trouve sur les rayons des grands magasins, des téléviseurs à technologie LCD TFT au format 16/9 avec une diagonale d'écran supérieur à 30 pouces* (soit une diagonale de 76 cm).

Limitations Cependant, la technologie LCD a ses limites. Au niveau des problèmes d'optique des moniteurs, il existe un manque de luminosité et d'uniformité, un contraste limité, des couleurs déformées, un temps de réponse insuffisant et surtout un angle de vision* encore faible pour la plupart. Par ailleurs, ce type de moniteur souffre encore de quelques défauts. Le prix des écrans (LCD - TFT) est encore élevé. Pour des raisons techniques, les transistors qui commandent la matrice active ne fonctionnent jamais tous (10 à 20 ne fonctionnent pas), ce qui provoque sur l'écran des points non affichables. A une température de fonctionnement trop élevée (au-delà de 40°C environ) ou trop basse, ou encore à une altitude trop importante, le fonctionnement des écrans à cristaux liquides est impossible. Ces écrans sont prévus pour travailler à une résolution* graphique donnée. Si l'on souhaite utiliser des programmes qui demandent une résolution inférieure à celle de l'écran (cas de nombreux programmes pédagogiques), seule la surface utilisée de l'écran aura diminué. Toutefois, les modèles récents sont capables d'afficher une image agrandie (par interpolation*) du 640x480 et 800x600, au prix d'une perte de netteté du texte. Les petits caractères sont souvent moins lisibles que sur un écran à tube (même si certains fabricants proposent des "drivers" qui optimisent le rendu). Enfin, la taille des écrans LCD est actuellement limitée à 23 pouces pour les moniteurs et 40 pouces pour les téléviseurs au format 16/9.


4. Les écrans au plasma (Nom technique PDP)

4.1. Présentation Longtemps réservé à l'usage exclusif des compagnies industrielles qui l'ont utilisé lors de manifestations publiques tels que: les salons d'expositions, dans les gares et les aéroports, le plasma rejoint de plus en plus d'adeptes auprès des consommateurs les mieux nantis. Contrairement aux téléviseurs à tube et à rétroprojection, l'écran au plasma de par sa technologie est étonnamment mince et léger ce qui lui confère un attrait non négligeable puisqu'il permet de se fondre dans le décor. D'une épaisseur ne dépassant pas 3,5 pouces avec un poids voisinant 10 kg, vous pouvez l'accrocher à un mur comme s'il s'agissait d'une oeuvre d'art. Les panneaux à plasma (en abrégé PAP) font partie des écrans dits émissifs. Ils émettent leur propre lumière. L'écran est composé de 2 dalles de verre. La dalle arrière est tapissée de milliers de cellules (pixels), séparées par un mélange gazeux (gaz dits « rares », de type néon ou xénon) qui, une fois sous tension, génère un rayonnement lumineux pour une image de qualité.

4.2. Historique et avenir C'est Fujitsu qui a commencé à concevoir des écrans plats à plasma dès les années 1960. En 1990, elle produisait le premier écran couleur de 21 pouces commercial au monde. Aujourd'hui, 5 principaux fabricants (Fujitsu-Hitachi, NEC, Pioneer, Panasonic, LG) se partagent le marché et produisent également pour d'autres grandes marques, du moins en ce qui concerne la dalle elle-même, les électroniques de traitement pouvant être la propriété de celles-ci, d'où des différences qui peuvent être importantes quant au rendu des images vidéo. Grâce à l'avènement de traitements dé la vidéo plus adaptés, doublés de procédés d'optimisation du noir et des couleurs, les écrans plasma sont en passe de devenir le produit de demain.

4.3. Qu'est-ce qu'un plasma ? Un plasma est un état désordonné de la matière obtenu par divers procédés. Nous distinguerons les plasmas dits « Chauds », obtenus par des réactions thermonucléaires à l'intérieur de réacteurs du même type, des plasmas dits « froids », obtenus par création de champs électriques intenses. Les applications de cette propriété physique de la matière sont multiples en audiovisuel, aussi bien dans le domaine du son que celui de l'image. Dans le cas des écrans à plasma, cette technologie se base sur l'émission de rayons U.V. d'un gaz lorsque celui-ci est soumis à un potentiel élevé. Ce gaz aux particules excitées par le potentiel prend le nom de plasma et le phénomène d'émission lumineuse s'appelle une décharge luminescente. Chaque pixel de l'écran est décomposé en trois cellules. Dans chaque cellule (où ont lieu des décharges luminescentes) on dispose un luminophore différent pour convertir les U.V. en lumière rouge, verte bleue (soit les trois couleurs primaires vidéo), à l'image de ce qui peut être fait dans le cas des tubes cathodiques. Chaque cellule peut recréer 255 nuances, un pixel peut donc reproduire 2553 (puisque 3 pixels fonctionnant en synthèse additive) soit 16,8 millions de couleurs. Un écran à plasma est composé en moyenne de 700 lignes pour 1000 colonnes. La profondeur de couleur plus la résolution d'un tel écran lui permettent donc d'afficher des images vidéo d'une grande qualité. Le mécanisme de décharge du plasma est le suivant :

Décharge du gaz -> génération U.V. -+ illumination -> affichage


4.4. Principe de fonctionnement des écrans au plasma.

4.4.1. Vue en coupe

Chaque pixel est composé de trois enveloppes colorées en rouge, vert et bleu remplies d'un mélange de gaz inertes (néon et xénon). Le phosphore permet de convertir le flux d'U.V. en lumière de couleur. Le plasma ne dessine pas l'image ligne par ligne comme un téléviseur classique. Il affiche une image entière à la fois en stimulant tous les pixels. L'électronique de commande comprend donc un doubleur de ligne permettant de désentrelacer le signal vidéo et d'afficher une image entière.


4.5. Pour aller plus loin... Le mélange gazeux introduit est composé de gaz rares pour éviter toute réactions chimiques entre les espèces (les ions ou les radicaux libres par exemple). Ce gaz rare, lorsqu’il s'ionise puis se recombine, émet dans l'ultraviolet une lumière invisible à l'oeil nu. Mais le phosphore permet, à l'image de ce qui peut être fait dans un tube fluorescent (voir cours de TES sur les projecteurs utilisés en vidéo) d'absorber les U.V. et de les réémettre dans le domaine du visible. En introduisant des « impuretés » (en fait d'autres espèces chimiques) dans le phosphore, on obtient du rouge du vert ou du bleu. L'émission U.V. est optimisée pour correspondre au maximum d'efficacité du phosphore «dopé » chimiquement. On joue alors sur les niveaux émetteurs des atomes, sur leur niveau d'excitation et donc sur la pression, la tension, le mélange, etc..

Ensuite le fonctionnement n'est pas aussi simple... Pour avoir une décharge très lumineuse, mais que l'on peut rallumer facilement et rapidement. on utilise le principe de la décharge à barrière diélectrique. Les électrodes sont séparées du milieu gazeux par une couche de diélectrique (de l'oxyde de manganèse généralement). Ce diélectrique ne supprime pas le champ électrique imposé par les électrodes, mais il coupe le courant qui pourrait traverser grâce aux électrons libres du plasma. L'avantage est énorme : on limite les pertes d'électrons nécessaires à l'ionisation du gaz, et l'on évite le passage à l'arc (décharge électrique rapide et destructrice) en gardant un champ électrique fort (donc en produisant beaucoup de lumière). Cependant un autre effet intéressant est que le plasma mémorise son état sous un certain potentiel (dit potentiel d'entretien), avantage qui permet d'avoir une image fixe sans recourir à une électronique de commande trop lourde. Justement en ce qui concerne la gestion de l'allumage de tous les petits plasmas, on doit recourir à des transistors rapides mais ayant aussi la capacité de commuter de fortes tensions! Ce qui n'est pas simple à construire... Pour avoir une idée de la rapidité, imaginons un écran de 1024x840, reproduisant 25 images par seconde, sous 256 niveaux. Cela donne une fréquence de commutation de

1024x840x3x25x256 = 8 GHz et ce pour un sous-pixel !!!

En utilisant le multiplexage ligne/colonne et l'effet mémoire du plasma, on descend heureusement ce chiffre bien en dessous la barre du giga hertz, soit 1000 MHz. C'est aussi cela qui fait le prix de ces écrans, une électronique de puissance très importante! Les transistors sont reliés à des lignes conductrices quasi transparentes (très fines) placées entre le verre et la couche de diélectrique sur chaque dalle de verre (les lignes d'une dalle sont orthogonales à celles de l'autre dalle). Elles sont espacées de 0.2 mm environ. Le gaz est situé entre les électrodes sur une épaisseur d'une centaine de microns. Vous voyez donc tout l'intérêt d'avoir un maximum de lumière dans si peu de volume. Vous comprendrez que la fabrication des dalles de panneau à plasma est très rigoureuse, et nécessite des moyens proches de la microélectronique, mais sur des dimensions beaucoup plus importantes ; et la aussi on en paye le prix (pour l'instant)... Il y a encore beaucoup de déchets en fin de chaîne de fabrication, ce qui augmente le prix de revient.

4.6. Avantages/ inconvénients Les applications des écrans à plasma se trouvent essentiellement dans le domaine des écrans de grande taille (plus d'un mètre de diagonale) car c'est la seule technologie qui ait fait ses preuves dans ce domaine. Pour des tailles d'écrans inférieures, cette technologie donne aussi des résultats intéressants mais d'autres types d'écrans à cristaux liquides sont très performants.


Comparaison d'un PRP et d'un écran LCD pour l'angle de vue]Comparaison de l'angle de vue entre un écran à plasma et un écran à cristaux liquides. Source : http://gemini.fitiitsu.Co.jp/

Comparaison entre un écran à plasma(PDP) et un écran à tube cathodique (CRT :

Cathodique Ray Tub, en anglais)) pour un écran de 42 pouces. Ces données proviennent de l'entreprise Fujitsu. Source : http://gemini.fujitsu.co.jp/

Les écrans au plasma se substitueront peut-être chez Monsieur Tout le Monde au tube cathodique classique. Les avantages par rapport à ces derniers sont énormes

• Peut être installé n'importe où (facile à dissimuler) • Suppression de la sensibilité aux interférences électromagnétiques • Suppression des déformations de l'image (pas de problème de géométrie) (Résolue en

partie aujourd'hui par les tubes à écrans plats), • Peut être regardé même en lumière du jour, de près comme de

loin - Angle de visionnage élargi • Écran extrêmement plat pouvant être accroché (solidement) au mur comme un

tableau • Faible profondeur d'écran : Encombrement réduit • En théorie pas de limitation de taille (ils atteignent déjà 129 cm de diagonale depuis 1998) • Qualité de l'image RVB (extrêmement précise, lumineuse et stable tout en offrant une très

bonne colorimétrie)

http://gemini.fujitsu.co.jp/


• Grande compatibilité avec toutes les formes de signaux (Voir illustration ci-dessous) :

• Gamme de couleurs aussi étendue que celle d'un tube cathodique (Principe de reproduction des

couleurs identiques à tout système fonctionnant en RVB en synthèse additive) • Format 16/9 • Compatibilité HDTV / « progressive scan » sur la plupart des modèles

Optimisation pour la technologie DVD Les deux inconvénients qui risquent de freiner sa diffusion sont Inconvénients :

• Accepte mal les signaux bruités (éviter le magnétoscope VHS... ) • Prix encore élevé, et qui risque de le rester compte tenu des divers paramètres exposés plus

hauts...

4.7. Domaines d'application

4.7.1. Applications pour présentations d'affaires Grâce à son grand angle de vision, à son excellente visibilité sous un éclairage normal et à la possibilité d'un montage mural, l'écran Plasma (PDP) constitue le choix idéal pour les salles de conférences des bureaux de direction. La technologie d'affichage à plasma convient parfaitement au nombre de personnes qui sont en général réunies dans ces salles. En outre, étant donné que certaines présentations d'affaires font appel à un PC pour le matériel audiovisuel, et d'autres à la vidéo, le Plasma offre une solution unique à ces deux usages; nul besoin de déplacer l'équipement d'une salle à l'autre pour réaliser la présentation. Au besoin, le Plasma peut être monté sur un socle afin de l'amener aisément dans une autre salle de conférences.

4.7.2. Applications de divertissement à domicile L'écran plat occupe beaucoup moins d'espace qu'un système de projection vidéo ou qu'un écran cathodique d'ordinateur, ce qui en fait l'appareil domestique universel. Toute la famille peut y regarder ses émissions de télévision préférées, naviguer sur Internet, jouer à des jeux sur CDROM et regarder des films en format numérique haute qualité. L'important rapport largeur/hauteur de l'écran convient parfaitement aux vidéodisques numériques ainsi qu'aux émissions transmises en format numérique.

4.7.3. Applications publicitaires Puisqu'il peut afficher tant les signaux vidéo que les données informatiques, le Plasma constitue le choix idéal pour les kiosques interactifs, les salles de démonstration, les services de voyage (dans les aéroports et les stations de métro, par exemple) et les expositions. Dans un hall d'hôtel, l'écran peut servir à communiquer des renseignements utiles aux clients, y compris de la publicité et du matériel vidéo. L'écran plat est discret et son élégante simplicité convient aux milieux les plus sélects.


4.7.4. La télé de demain et les avantages du Plasma Rappels concernant la DT et la HDTV En avril 97, la FCC, organisme de normalisation US, a alloué 6MHZ de bande passante pour la DTV à près de 1500 stations TV. Toutes ces stations devront émettre en numérique d'ici 2006. Il existe 18 formats vidéo différents en 525/60! 6 concernent la Haute Définition : ils se caractérisent par une définition de 1080 lignes par 1920 pixels, à 24 ou 30 images par seconde (10801), sous la forme entrelacée à 60 trames par seconde. Et en progressif avec une définition de 720 lignes par 1280 pixels à 24, 30 ou 60 trames par seconde, tout cela au format 16:9. Les 12 formats restants sont dédiés à la TV standard, et consistent en un balayage de 480 lignes avec 704 pixels par ligne, à 24, 30 ou 60 images par seconde (en 16:9 et 4:3), sans oublier le format 480 lignes x 640 pixels pour le format 4:3. Ouf! Les formats HDTV sont donc le 10201 (1020 lignes entrelacées en 2 trames pour une image), et le 720p (720 lignes par trame en une seule fois). Les plasmas d'aujourd'hui tendent à suivre cette normalisation.

4.8. Les évolutions du plasma

4.8.1. Luminosité Aujourd'hui elle est très bonne, car on arrive à recouvrir de phosphore non seulement les barrières entre pixels, mais aussi les électrodes et le diélectrique inter-pixel. Donc un gain de près de 50%. On peut compter aujourd'hui sur un minimum de 600cd/m2. C'est moins qu'un tube cathodique, mais largement plus que le LCD. Le problème des noirs diminue le contraste, du moins jusqu'à ces derniers temps. Certains produits actuels réalisent des prouesses en termes de contraste avec des valeurs supérieures à 1000/1, ce qui les propulse sans problème au niveau des tubes cathodiques

4.8.2. Taille d'image Les écrans étaient limités à 50 pouces, mais le 60 arrive et le 70 pouces est envisageable dans le futur. Le problème qui limite la taille est triple

• La stabilité de la dalle de verre qui constitue l'essentiel de l'écran. Cette dalle est lourde, et plus elle est grande plus elle doit être épaisse, donc plus elle fléchira sous son propre poids. L'emploi de matériaux hybrides n'est pas exclu.

• Il faut couvrir la dalle de différentes couches (électrodes, diélectriques, phosphore...) et les méthodes de dépôts utilisées (chimique ou plasma) ne permettent pas encore de traiter d'aussi grandes surfaces sans perdre en productivité (le zéro défaut diminue en quantité, comme en techno LCD ou en microélectronique dès que l'on augmente la taille des supports).

• Plus on augmente la taille, plus il y a de pixels si on veut conserver la définition, et plus l'électronique de commande est rapide et compliquée. L'adressage complexe est encore mal maîtrisé principalement pour des raisons électriques (électrodes).

4.8.3. Autres évolutions Les progrès effectués dans l'univers du plasma sont fulgurants, tant dans le rendu des noirs que dans la mise en forme des signaux vidéo. La génération actuelle (Sème) propose des rapports de contraste dépassant 1500, avec une fluidité vidéo sans cesse améliorée. Même si l'image parait encore solarisée par un manque de dégradé des couleurs, les progrès réalisés par des modèles comme les derniers Panasonic ou Fujitsu sont extrêmement encourageants. Pour ce qui concerne la fluidité vidéo, le "Progressive Scan" est une étape incontournable du traitement vidéo. Ces schémas Panasonic expliquent clairement l'avantage du balayage « Progressive Scan ». Alors qu'en balayage entrelacé chaque trame est affichée durant 20ms, avec une image reconstituée en 40ms, le « Progressive Scan » affiche les 2 trames en même temps, soit une image complète en 20ms


5. Les écrans à cristaux liquides

5.1. Présentation Ces écrans font appel pour leur fonctionnement à la propriété que possèdent certaines substances organiques, appelés cristaux liquides de modifier la polarisation de la lumière lorsque ces corps sont soumis à des champs électriques. Ces écrans nécessitent donc pour leur fonctionnement une source de lumière externe (écran rétro - éclairé, donc éclairé sur son amère). Ils appartiennent donc de ce fait à la catégorie des écrans dits passifs.

5.2. Principe de fonctionnement Au repos, les molécules de cristaux liquides de formes allongées s'ordonnent de manière parallèle. On dépose ces molécules dans une plaque gravée de sillons. Elles vont s'aligner dans ces sillons, puisque se trouvant dans une phase liquide. Le principe de constitution d'un tube à cristaux liquides est le suivant : on place les cristaux liquides entre deux de ces plaques parallèles, l'orientation des sillons de l'une étant perpendiculaire à l'orientation des sillons de l'autre. Lorsqu'elles sont au repos, l'orientation des molécules va passer d'une orientation à l'autre (voir la figure ci-dessous). L'écran est rétro éclairé avec une lumière polarisée parallèlement aux sillons de la première plaque. Sa polarisation est guidée par les molécules et après une rotation de 90° elle passe par un deuxième filtre polarisant, constitué par les molécules de cristaux liquides. Sous l'effet d'une tension de commande, les molécules vont progressivement s'orienter dans le sens du champ électrique et la lumière sera bloquée par le deuxième polariseur. Chaque pixel de l'image est constitué d'une cellule de ce type devant laquelle est placé un filtre rouge. vert ou bleu.


5.3. Avantages/ inconvénients - Évolutions La principale difficulté réside dans le système de commande des pixels. Le système à matrice passive utilisé dans les premiers ordinateurs portables est beaucoup trop lent pour convenir au flux d'images vidéos. Il faut donc employer des matrices dites actives, constituées de transistors en couche mince TFT (Thin Film Transistor). Ces matrices assurent une commutation rapide mais sont très difficiles à réaliser. Plus la taille de l'écran augmente, plus grand est le nombre de transistors et plus importante est l'augmentation des risques de défaut. Un écran de 20" semble être une limite technologique au-delà de laquelle peu de constructeurs se sont risqués. L'angle de vision pour un écran est l'angle maximum sous lequel le pixel correspondant peut être vu. L'angle de vision (voir figure ci-dessous), naturellement réduit de l'écran LCD. est une autre contrainte pour son adaptation au marché de la télévision. La technologie LCD connaît un beau succès avec les ordinateurs portables et les vidéoprojecteurs mais reste coûteuse et inadaptée pour les écrans de grandes dimensions.


6. La technologie VFD

6.1. Présentation et principe de fonctionnement Ces écrans cathodoluminescents * VFD (Vacuum Fluorescent Display) présentent la particularité d'être pratiquement la seule technologie d'écrans plats à avoir été inventée au Japon (en 1967). C'est sans doute la raison pour laquelle seul le Japon continue à développer cette technique, qui est largement utilisée dans les domaines de grande diffusion. Les panneaux VFD sont des dispositifs qui, comme les CRT, mettent en œuvre un faisceau d'électrons excitant une couche de luminophores*.

La structure de base d'un dispositif VFD comprend

• Une cathode à filaments, qui, portée à environ 600°C, provoque l'émission d'électrons grâce au processus thermoélectronique ;

• Une grille, dont la polarisation permet de contrôler le courant cathodique vers l'anode située derrière la grille ;

• Une anode recouverte d'une couche de luminophores*. La cathode des VFD est conçue pour fonctionner comme celle des tubes à rayons cathodiques conventionnels. Par contre, la différence de potentiel entre cathode et anode est de l'ordre de quelques dizaines de volts

6.2. Domaine d'utilisation et limitation Les principales caractéristiques de ces écrans sont une très forte brillance (même en plein jour), un grand angle de vue (140°), une bonne résistance aux températures (-40° à 80°C) et des prix de fabrication relativement faibles. Parfaitement adapté pour l'affichage alphanumérique et graphique, la technologie VFD est principalement utilisée dans les afficheurs caissières, les appareils de contrôle de types médicaux, les afficheurs de fours et certains équipements audio et vidéo (ex. chaînes HI-FI). Par rapport aux LCD, la technologie VFD consomme plus d'énergie et les couleurs sont très limitées.

7. La technologie OLED

7.1. Présentation et principe de fonctionnement Le marché des OLED (Organic Light-Emitting Diode) est apparu en 1998. En 2002, la société Xerox a révolutionné cette technique notamment en multipliant par dix la durée de vie qui lui faisait défaut. Elle représente la nouvelle technologie d'écrans plats la plus prometteuse. Les écrans à technologie OLED sont composés en réalité de minuscules diodes électroluminescentes* (LED) où le matériau émetteur de lumière est organique*. Comme la LED, ce matériau devient source de lumière fluorescente * lorsqu'il est traversé par un courant. Une cellule OLED (figure ci-dessous) consiste en une pile de couches organiques fines prises en sandwich entre une anode transparente et une cathode métallique. Les couches organiques comprennent la couche


d'injection, la couche de transport, une couche émettrice et une couche de transport d'électrons. Quand un courant approprié est appliqué à la cellule, les charges positives et négatives se recombinent dans la couche émettrice pour produire une lumière électroluminescente.

Comme les afficheurs LCD, la technologie OLED offre deux types de dispositifs de contrôle des pixels (matrice passive ou matrice active à transistor TFT). Les avantages de cette technologie sont nombreux

Les OLED sont auto-lumineux, ils génèrent leur propre luminosité sous tension, synonyme d'économie d'énergie, de gain de place dans l'appareil, d'un excellent angle de vue (160°), de diminution de l'épaisseur de l'écran par rapport aux LCD (extra plat), de légèreté, de flexibilité de l'écran, de simplicité de fabrication, de faible coût et de robustesse.

En outre, ils permettent la création d'afficheur à écran plat pour des vidéos à pleine vitesse et en couleur, avec un niveau de brillance et de finesse impossible à atteindre au travers d'autres techniques.

7.2. Domaine d'utilisation et limitation Certains produits tels que les autoradios, les baladeurs DVD ou les téléphones mobiles sont déjà équipés de ces petits écrans. La grande plage de température de fonctionnement des OLED (jusqu'à 100 °C), rend plus facile leur intégration dans des environnements rigoureux tels que des affichages automobiles et avioniques. A terme, ils pourront être flexibles. [Voir Annexe] La surface d'écran est actuellement limitée à quelques pouces mais elle est potentiellement plus importante que celle des écrans à plasma.


8. La technologie FED

8.1. Présentation et principe de fonctionnement Le premier écran monochrome à technologie FED (Field Emission Display) a été présenté en 1986. Un FED est, pour le décrire simplement, un CRT ultra fin dans lequel on a remplacé l'unique canon à électrons volumineux par plusieurs milliers de microcanons pour chaque point image (pixel) de l'écran. Grâce à cette technologie du mini tube, il est possible de fabriquer des écrans d'épaisseur réduite, jusqu'à 3 ou 4 cm, tout en conservant les qualités graphiques de l'écran CRT qui reste une référence en la matière. L'écran est constitué de deux parties, la cathode et l'anode, qui sont scellées et mises sous vide. La cathode comporte des millions de micropointes métalliques (environ 2000 par pixel), placées dans des trous d'environ 1 µm de diamètre. Lorsque le conducteur grille, placé à proximité des pointes, est porté à un potentiel de quelques dizaines de volts par rapport au conducteur cathodique, le champ électrique est amplifié au sommet de ces pointes, ce qui provoque l'émission d'électrons par effet de champ. Grâce à l'application d'un champ électrique supplémentaire entre la cathode et l'anode, les électrons extraits sont attirés vers l'anode. Celle-ci est recouverte de grains de luminophores* cathodoluminescents*, qui émettent de la lumière sous l'effet du bombardement électronique. Une image peut ainsi être visualisée par l'utilisateur placé en face de l'anode. Il est cependant largement reconnu que le futur des FED ne réside pas dans la technologie des micropointes, souffrant d'un problème de fabrication (1 à 2 µm de longueur). Il y a également des problèmes de stabilité d'émission d'électrons dans le temps et de non homogénéité de l'émission sur l'écran (apparition d'ombres). Une technique plus récente utilise des cathodes à base de nanotubes de carbones pour l'émission d'électrons.

8.2. Domaine d'utilisation et limitation Les écrans FED présentent une faible consommation (meilleure que celle des LCD). Leur gamme de température de fonctionnement comprise entre -55 et +125 °C, leurs permet d'être intégrés dans des environnements critiques comme l'automobile. [Voir Annexe] Leur qualité d'image (bon contraste, niveaux de gris) a permis la commercialisation d'écrans monochromes pour l'instrumentation médicale. Des écrans de 1 cm de côté sont utilisés dans le viseur des caméscopes. Ses avantages pourraient à terme leur permettre de remplacer progressivement les écrans couleurs plats actuels de grande taille (écrans à cristaux liquides et écrans plasma). Mais le passage à des écrans plus grands semble poser problème et freine fortement son essor. D'autre part, la durée de vie des écrans FED est encore limitée.

9. La technologie MEMS Les MEMS (Micro Electro Mechanical System), sont des systèmes électromécaniques dont la taille est comprise typiquement entre 1 et 300 µm. Ces microsystèmes multifonctionnels, peuvent interagir avec le monde non électrique par des capteurs et des actionneurs. Cette nanotechnologie est apparue il y a une douzaine d'années. Elle peut en fait changer la conception des produits dans presque tous les domaines. Hormis son faible coût, la miniaturisation apporte de nombreux avantages. Le matériau "roi" des microsystèmes reste le silicium, bien connu pour ses caractéristiques semi-conductrices, et que l'on redécouvre avec d'excellentes propriétés mécaniques et d'innombrables possibilités de combinaisons pour réaliser des fonctions optiques. Si certaines applications sont déjà commercialisées, cette science en est toutefois encore à ses débuts. Parmi ces applications, on trouve le micro-écran (ou "microdisplay" en anglais). Il va bouleverser le monde de la visualisation. C'est l'écran de troisième génération après le tube cathodique et l'écran plat à vision directe. Car ces micro-écrans sont les seuls à même de pouvoir concilier faibles dimensions et images de très grandes richesses. L'aspect intéressant des MÉMS, est la possibilité de réplication massive d'un même motif. La technologie utilisée pour la micro-fabrication permet en effet d'effectuer la réplication sans difficulté. Dans cet esprit, Texas Instrument a produit des miroirs intelligents, composés de millions de miroirs élémentaires, micro-fabriqués sur la même plaquette de silicium, formant des systèmes de projections pour des écrans géants. Ce concept appelé DMD (Digital Mirror Device), consiste à polir une matrice de minuscules miroirs sur la surface d'un microprocesseur appelé DLP (Digital Light Processing). Ce dernier permet de commander individuellement (par effet électrostatique) l'inclinaison de ces miroirs et de réfléchir ainsi plus ou


moins fortement une lumière incidente. Une projection couleur est obtenue à partir de trois DMD, un pour chacune des trois couleurs RVB, ou via un seul DMD associé à une roue dotée de trois filtres rouge, vert et bleu, avec reconstitution de la couleur par mode séquentiel (affichage des trames rouge, verte et bleue successif et suffisamment rapide pour que l'œil ne puisse le percevoir). L'utilisation de cette technique pour la vidéo projection donne une image très brillante avec une très haute résolution impossible à atteindre au travers d'autres techniques (comme la projection vidéo à système in tubes ou tri LCD). On espère à terme pouvoir utiliser ce principe pour la fabrication de grands écrans à retroprojection. Ils pourront parfaitement intégrer les postes HDTV*.Un autre micro-écran entre enjeu: le LCOS (Liquid Cristal On Silicon). Dans cette technologie, les trois canons à électrons d'un téléviseur traditionnel sont remplacés par un appareil appelé "générateur de lumière". Les éléments essentiels de ce moteur lumineux sont une lampe à très haute pression, un condensateur optique, un prisme, une lentille de projection et trois "micro-écrans" en silicium Un micro-écran est un écran de la taille d'un ongle, de très haute résolution, capable à l'aide d'un système optique approprié de rendre une dimension apparente d'image supérieure à celle de l'écran lui-même. C'est la lampe qui produit la lumière dans le moteur lumineux, celle-ci est ensuite concentrée en un faisceau comparable à celui d'un laser, puis séparée en composantes rouge, verte et bleue par un prisme optique. Les trois pinceaux lumineux sont alors dirigés vers les trois micro-écrans, modulés chacun par des signaux vidéo à haute définition*. Les composantes vidéo réfléchies sont alors recombinées par le même prisme en un flux vidéo unique assurant une image numérique cohérente et parfaitement alignée. Thomson est aujourd'hui un acteur important de cette technologie. Certaines technologies émissives ont, elle aussi, déjà atteint une maturité industrielle. C'est le cas des micro-écrans électroluminescents AMEL (Active Matrix ElectroLuminescent) de Planar: ses modèles monochromes VGA ont été adoptés par l'armée américaine pour des systèmes de visualisation tête haute. La technologie à balayage de diodes électroluminescentes promue par son compatriote Reflection Technology est elle aussi au point. En revanche, des écrans miniatures émissifs comme les OLED (organiques électroluminescents), n'ont pas encore gagné la phase industrielle (des prototypes VGA ont toutefois déjà été montrés).

10. Les vidéoprojecteurs

10.1. Généralités et technologies Trois technologies principales sont couramment rencontrées, en divisant les projecteurs vidéo en trois catégories : les tri-tubes, les LCD et les DMD (ou autres DLP). Les vidéoprojecteurs utilisent pour la plupart une source de lumière interne qui vient éclairer une matrice produisant l'image (Technologie LCD et DLP/DMD). Seuls les appareils tri-tubes, pionniers dans la construction des vidéoprojecteurs, fonctionnent avec trois sources de lumière distinctes produisant chacune une couleur primaire (Rouge, vert ou bleu), à partir desquelles sont générées toutes les autres couleurs (Voir le cours de physique sur la colorimétrie).

10.1.1. Les appareils tri-tubes

10.1.1.1. Définition Appareil de projection composé de trois lentilles, ou canons de lumières différentes (rouge, vert et bleu) qui utilise chacun la technologie CRT. Les 3 rayons viennent terminer leur course sur l'écran formant un point lumineux balayant la surface de l'écran.


10.1.1.2. Avantages/ inconvénients Ce système très performant et aux caractéristiques techniques élevées réclame beaucoup de savoir-faire de la part du constructeur (ils sont peu nombreux), et de l'installateur! Ainsi le tube doit être refroidi, et le bloc optique doit être ultra performant (cas de résolutions informatiques/DATA). Une bonne valeur de luminosité mérite des tubes très puissants (8 et 9 pouces). On doit régler les convergences (superposition des trois images rouge, verte et bleue) qui ne devront souffrirent d'aucun reproche. La définition de l'image n'a pas encore été égalée par les autres technologies.


Avantages • Très grandes images possibles • Colorimétrie souvent fidèle, avec un rendu cinéma • Seconds plans nets (dépendent de la source évidemment) • Noirs profonds avec beaucoup de détails dans les zones sombres • Peu de sensibilité au bruit vidéo de la source • Image douce, non fatigante

Inconvénients

• Noir total demandé • Convergences à régler • Besoin de l'appui d'au moins un doubleur de lignes sur les images dépassant 1.80 m • Demande d'excellentes sources pour être mis en valeur! • Précision aléatoire sur certains modèles début de gamme (image peu piquée, bloc optique et tubes

faibles)

10.1.2. Les appareils à cristaux liquides LCD (Systèmes par transmission)

10.1.2.1. Définition LCD : Liquid Cristal Display (afficheur cristaux liquides). C'est une technique de projection d'image utilisant une seule matrice active de type TFT (Thin Film Transistor = fin film transistor). Le flux lumineux traverse la matrice active qui génère l'image. Chaque pixel module à la fois le passage ou non de la lumière (luminance) et en fixe sa couleur (chrominance). Le rendu des couleurs est dû à cette unique matrice.


10.1.2.2. Particularités La technique LCD ne travaillant pas sur un balayage de trames entrelacées mais sur un rafraîchissement des panneaux, il faut que le vidéo projecteur LCD effectue un désentrelacement vidéo avant d'envoyer les informations en simultané aux points LCD, ce qui implique un travail plus ou moins heureux. Le vidéo projecteur LCD fonctionne grâce à un cerveau de gestion qui va transformer les signaux vidéo et DATA en ordres destinés à ouvrir et fermer les diodes de lumière illuminées par une lampe à vapeur métallique de puissance variable. L'inconvénient notable des LCD réside justement dans le fait que les matrices sont traversées par le faisceau lumineux, entraînant la présence des pixels à l'écran, accompagnés de leur système d'asservissement difficilement invisible à 100%.

10.1.2.3. Avantages -inconvénients Avantages • Mobilité et compacité • Installation rapide • Grandes tailles d'image possible • Image non fatigante • Qualité de l'image en nets progrès • Pas de convergences à régler • Facilité d'utilisation • Pas de lignage vidéo


• Peu de scintillement • Pas de déformation géométrique, à condition de respecter la perpendicularité de l'écran par rapport au

faisceau lumineux (Correction de trapèze minime) Inconvénients

• Bruit de fonctionnement (ventilation), • Noir total demandé pour les faibles luminosités, • Pixellisation (cependant les progrès sont sensibles), fonction du nombre de pixels, • Noirs grisés, colorimétrie discutable (Cf. vidéo projecteur du GRETA... ), • Pixels grillés fréquents et acceptés par le fabricant ! • Contrastes moyens bien qu'en progrès, • Définition assez moyenne en vidéo (sauf cas de circuit d'optimisation de l'image vidéo. et encore...). • Manque de netteté sur les seconds plans, • Sensible au bruit vidéo de la source, et demande de très bonnes sources, • Lampe à changer à régulièrement (durée de vie de plus en plus longue).

10.1.3. Les appareils fonctionnant par réflexion (Technologie DLP ou DMD)

10.1.3.1. Principe de fonctionnement DLP : Digital Light Processing. La technologie DMD/DLP est développée par Texas Instruments. Le cœur de ce système repose sur un composant électronique de la taille d'un timbre poste, dont la surface est recouverte de minuscules miroirs réfléchissants (1/1000 de la taille d'un cheveu, soit environ 508 800 miroirs pour une matrice DMD). Ces miroirs sont orientés, en un temps très court de l'ordre de 15µs) électrostatiquement (Ces miroirs étant déposés sur un substrat qui permet l'orientation de ces miroirs sous l'action d'un champ électrique) d'un quart de tour pour renvoyer la lumière ou la bloquer. Au lieu de traverser le composant comme pour les technologies mono ou tri LCD, le flux lumineux est renvoyé par le composant qui alternativement réfléchit la lumière ou la bloque. Le flux lumineux incident n'étant que simplement renvoyé par un miroir (et donc ne traversant aucun milieu absorbant l'énergie lumineuse, à l'inverse des technologies précédentes), cette technique permet de conserver une meilleure luminance de l'image finale.


10.1.3.2. Divers types de technologie DMD Les constructeurs en distinguent principalement trois

10.1.3.2.1. Les mono-DMD Dans le cas d'un appareil mono-DMD, la couleur est introduite dans le flux lumineux par le biais d'une roue

RVB(Voir schéma ci-dessus) qui tourne à 50 ou 60 rotations/seconde (Vitesses différentes en fonction du format du signal composite introduit, c'est à dire 625 lignes/50 Hz ou 525 lignes/ 60 Hz), les informations additionnées seront assimilées par notre cerveau humain et interprétées pour restituer les couleurs.

10.1.3.2.2. Les double DMD Les projecteurs modernes utilisent des roues à 6 segments RVB tournant 4 fois plus vite, d'où une quasi

absence d'effets "arc en ciel". Un des deux disques se charge en général de la reproduction d'une des primaires (différentes en fonction de la dominante colorée) et le deuxième disque se chargera des deux autres.

10.1.3.2.3. Les triple DMD Le dispositif est composé de trois roues. Chacune d'entre elle se charge de la reproduction d'une des trois

primaires R, V ou B. La qualité de l'image est sans pareil, mais le prix l'est également...


10.1.4. Autres dispositifs - défauts et qualités

10.1.4.1. Doubleur (Quadrupleur) de lignes Dispositifs visant à désentrelacer (doubler ou quadrupler) les lignes des projecteurs tri tubes. Cette fonction est utile lors de la projection en grande taille, car elle réduit l'effet d'escalier, ou de lignage (Dans ce cas, un spectateur commence à percevoir le balayage ligne).

10.1.4.2. Avantages et inconvénients des différentes technologies Les tri-tubes, lorsqu'ils sont exempts de doubleur de ligne, travaillent entièrement en analogique. C'est la source de choix pour une image cinéma. Les 2 autres technologies basées sur la maîtrise du pixel, provoquent le même défaut de type « pixellisation ». Un petit avantage au DMD, ses micro miroirs laissent passer moins de lumière dans les noirs que les LCD. Le DMD a une absence de structure image (les miroirs sont très rapprochés), une luminosité exceptionnelle. des couleurs souvent impeccables. peu de scintillement, mais réclame des signaux vidéo de bonne qualité. En mode DATA, il explose vraiment et pas mal de ses confrères sont incapables d'une telle luminosité. Il faudra attendre de longues années avant d'avoir des projecteurs permettant de rivaliser avec les tri-tubes.

10.1.5. Évolutions - Avantages/ inconvénients A terme, les vidéo projecteurs seront capables de fonctionner directement en numérique, en leur permettant de traiter directement le signal correspondant. Nous avons pu voir dans le chapitre consacré aux liaisons (S3) que de nouvelles connectiques ont été mises en place pour assurer cette continuité d'un signal numérique.

Avantages • Extrême luminosité du système (réflexion), • Contraste souvent bon (modèles récents), • Longue durée de vie des panneaux, • Pas de micro-miroirs « morts ». • Aucun problème de géométrie ou de sensibilités aux crêtes de blanc, • Peu de sensibilité aux champs magnétiques, • Correction de l'effet clé de voûte possible sur la plupart des modèles, • Visionnage en semi-pénombre OK et mise en place aisée des appareils de faible volume, • Pas de convergences à régler.

Inconvénients

• Difficulté à restituer du noir autour de l'image utile, (valable pour les anciens modèles), • Problème de rémanences de mouvement avec certains signaux vidéo difficiles (calcul perfectible), • Couleurs pas toujours fidèles (dépend des modèles), • Blancs quelques fois brûlés, dû à la forte luminosité • Bruit de fonctionnement (refroidissement), • Aspect souvent très vidéo du signal, • Les mono-DMD sont très inégaux avec la vidéo 525/625

10.1.6. Critères de détermination commun aux technologies LCD ou DMD • La résolution : les modèles offrant une résolution SVGA (800x600 pixels) sont suffisants pour la vidéo

standard. Les modèles offrant le XVGA (1024x780 pixels) sont beaucoup plus onéreux mais nécessaires pour projeter de la TVHD ou utiliser des doubleurs de lignes.

• La luminosité : elle est déterminante. Élle s'exprime en Lumens ANSI. Si la projection nécessite toujours la pénombre (ou mieux, l'obscurité), un projecteur lumineux sera nécessaire pour les grandes tailles d'écran. Par contre plus le vidéo projecteur est lumineux et moins le contraste de noirs est élevé, du moins en LCD. En Home Cinéma, du fait qu'on regarde dans l'obscurité, une valeur de 700 Lumens est suffisante et permet d'avoir des noirs profonds non délavés par la luminosité.

• La présence ou non d'un multiplicateur de lignes : Même avec une grande qualité d'image, les lignes deviennent rapidement visibles au point d'être gênantes dès que la taille de l'écran dépasse 1,50 m de base. Le multiplicateur de lignes permet de contourner le problème en intercalant des lignes intermédiaires pour construire une image haute définition à partir du signal vidéo. Les multiplicateurs


de lignes sont aujourd'hui accessibles et peuvent être montés sur la plupart des vidéo projecteurs LCD et DLP.

11. Les rétroprojecteurs L'application de ce type de systèmes de diffusion image se limite à des dimensions restreintes (Public pou nombreux, salles de dimensions restreintes).

11.1. Principe de fonctionnement Le rétroprojecteur fonctionne à partir de trois tubes cathodiques RVB, de panneaux LCD ou de matrices DMD, comme indiqué sur le schéma ci-dessous

Son image ne se forme pas sur la surface de l'écran visible par le spectateur, mais dans les tubes RVB ou les panneaux LCD. De ce fait, l'écran n'est que l'étape finale et sa technologie conditionnera un certain confort de vision. Il se doit d'être un matériau transparent. d'un point de vue optique, pour laisser passer la lumière. Ce matériau doit assurer également la diffusion de la lumière, de manière à ce que l'image soit visible par le spectateur. L'écran doit donc laisser sortir au moins autant de lumière qu'il n'en reçoit et doit également assurer l'uniformité de la luminosité sur toute sa surface !

11.2. Utilisation

11.2.1. Positionnement des spectateurs Du fait que le rétro ne voit pas son image formée sur la surface de l'écran, il impose au spectateur à se placer le plus en face possible. L'angle maximum sera + ou - 40° en horizontal pour les meilleurs, et légèrement moins verticalement (Voir schéma ci-dessous) : Si cet angle de visionnage n'est pas respecté, les spectateurs se verront gratifiés d'une image manquant totalement de luminosité et de définition. Le rétro impose invariablement cette règle de visionnage, qui ne pourra pas à priori être totalement résolue, car c'est le système de projection interne d'une image déjà formée qui l'impose. Les rétroprojecteurs ont la possibilité d'être vendus avec un socle optionnel qui est souvent proposé, du moins pour les modèles de taille moyenne. Il permet de placer le rétroprojecteur à portée pour une vision optimale du spectateur.


11.2.2. Avantages/ inconvénients par rapport aux tubes cathodiques Les rétroprojecteurs permettent de délivrer une image douce, très éloignée de la relative agressivité des téléviseurs cathodiques. Les modèles 16/9 disposent de zooms agréables qui cadrent parfaitement avec les DVD-vidéo 16/9.

11.2.3. Différentes technologies Les modèles à tubes cathodiques font apparaître un lignage qui peut s'avérer gênant avec de grandes diagonales d'écran, essentiellement en diffusion d'images vidéo. Les modèles mono-LCD ou tri-LCD ignorent ce type de problème, mais apportent leurs défauts (image plus ou moins pixélisée). Les modèles mono-DMD dévoloppent des images aux caractéristiques vidéo proches du LCD. mais plus lumineuses et plus colorées (mais très exigeantes quant à la qualité de la source). En fait, nous retrouvons les problèmes dus aux signaux informatiques ou vidéo manquants de définitions (Les 576 lignes utiles du signal vidéo en 625/50 ! ... ou les affichages VGA en informatiques)

11.3. Avantages/ inconvénients

11.3.1. Cas des technologies tri-tubes Avantages du tri-tube • Taille de l'image jusqu'à 1,50 m et plus (Proscan entre autres aux USA) • Image généralement assez douce, non surpiquée connue sur les TV cathodiques • Image non fatigante, agréable, avec un rendu très "cinéma". et de belles couleurs • Peu encombrant en profondeur, en comparaison des TV cathodiques • Ne nécessite pas le noir 100% total dans la pièce de visionnage

Inconvénients (du tri-tube) • Angles de vision horizontale et verticale limités • Halo central éventuel de luminosité sur l'écran • Convergences à régler • Noirs pas toujours très profonds • Contrastes moyens • Scintillement des lignes souvent gênant sur beaucoup de modèles • Recul important nécessaire (à cause du lignage qui peut être dérangeant (surtout en diffusion de

signaux vidéo composite) et du grain) • Pompage vidéo possible sur les blancs

11.3.2. Cas des LCD Les modèles utilisent des matrices de grande qualité et sont souvent construit pour fournir des images au

format 16/9. Aucune convergence à régler, ils sont prêts à l'emploi dès qu'ils sont connectés. Aucun pompage vidéo possible et aucun problème de géométrie possible ! La luminosité de ces appareils est quelques fois plus probante que les systèmes à tubes. Toutes ces remarques s'appliquent également aux rétros DMD, logique. La colorimétrie est néanmoins à surveiller...

Avantages du LCD

• Taille d'écran • Vision en semi lumière possible Aucune convergence à régler Peu de scintillement Pas de défauts de

géométrie • Pas d'effet de pompage sur le blanc Couleurs souvent superbes Pas de lignage.

Inconvénients du LCD

• Angles de vision limités. • Colorimétrie parfois discutable. • Niveaux de noirs parfois discutables, • Possible rémanence dans les mouvements, • Contrastes moyens (Remarque qui doit être mise en relation avec celle sur les niveaux de noirs), • Pixellisation évidente des images, • Demande de très bonnes sources (très sensible au bruit vidéo de la source),


• Panneaux LCD parfois habités de pixels "morts", • Seconds plans pas toujours nets, • Lampe à changer (durée de vie moyenne en progrès).

D'une manière générale, plus l'image du rétroprojecteur est grande, plus les pixels des matrices risquent d'apparaître. Il faudra donc un recul suffisant pour les grandes images, cela est valable pour tous les diffuseurs de technique mono ou tri- LCD.

12. Les autres technologies

12.1. Quelques prototypes Chez IBM, l'un des derniers prototypes à être sorti des labos est un nouvel écran virtuel par un hologramme* en 2 dimensions. Il présente un intérêt certain : encombrement nul, pas de reflet, pas de trace de doigts. On peut le faire "flotter" n'importe où dans la pièce et avec un éclairage diffus, il affiche en couleur sur 18 pouces, une excellente résolution. Mais ce prototype reste cher et gourmand en énergie (100 fois plus qu'un écran CRT). La société Infineon Technologies (à Munich en Allemagne) a développé et produit dans ses laboratoires de recherche des journaux électroniques sur un plastique transparent et fin Les prototypes sont basés sur les circuits électroniques transistors TFT organiques* produits sur divers substrats*. ils peuvent également s'intégrer sur des vêtements. (Pour plus d'information : http://www.semiconductor.net mot clé à rentrer: `newspaper Le livre électronique (e-book) en un seul bloc sera prochainement commercialisé par la société Nematic (fusion de la société française 'Nemoptic' et de la société taïwanaise 'Picvue'). [Voir Annexe] La société française Inanov prévoit la réalisation d'un écran mince (1 à 2 mm), souple (enroulable) et tactile. Les applications de cet écran baptisé `Nanopage' concernent les écrans pour téléphones portables, les ordinateurs de poche mais également les écrans de plus grandes tailles : téléviseurs, moniteurs. (Pour plus d'information: http://www.inanov.fr)

12.2. Les écrans géants à diodes électroluminescentes Les écrans à diodes électroluminescentes (LED) sont réalisés par un assemblage de diodes électroluminescentes tricolores, suivant une matrice généralement organisée en lignes et colonnes. Cette technique, utilisée il y a une dizaine d'années pour de petits écrans de faible résolution, a été complètement abandonnée pour ce type d'application, compte tenu de la progression des autres technologies émissives (plasma, TFÉL*, OLED...). Par contre, la haute luminance obtenue avec les leds ainsi que leur coût réduit les rendent intéressantes pour des affichages de type grands écrans pour usage extérieur. Dans ce cas, la résolution médiocre et la consommation plutôt importante ne sont pas toujours des inconvénients majeurs, compte tenu d'un prix d'achat attractif. Ils conviennent parfaitement pour l'animation graphique d'un plateau télévisé, d'un concert de musique, ou bien encore pour des diffusions télévisées retransmis sur écran géant en plein air. Ils peuvent également servir de panneaux publicitaires géants. De loin, la mauvaise résolution de l'écran passe inaperçue, ils sont parfaits pour une bonne visibilité de l'image.

12.3. Les écrans gigantesques modulaires Ces écrans peuvent atteindre des tailles colossales. Ils sont destinés à un public nombreux (halls d'expositions, galeries marchandes, stades...). Ils sont constitués par l'assemblage de N x M petits écrans élémentaires qui peuvent être soit des tubes cathodiques moniteurs (maintenant dépassés), soient des rétrovidéoprojecteurs. Le nombre total d'écrans élémentaires peut atteindre 256. La décomposition de l'image en zones nécessite, pour l'adressage des points d'image, l'adjonction d'une mémoire d'image et de circuits de traitement numérique. Ces circuits permettent d'effectuer de nombreuses opérations : conversion

http://www.semiconductor.net/

http://www.inanov.fr/


de normes et interpolation*, effets spéciaux, gestion et adaptation de différentes sources vidéo. Ce "mur d'écrans" permet d'atteindre une très forte luminosité. Il requiert une consommation d'énergie élevée.

12.4. L'écran le plus grand du monde (à tubes électroluminescents) Lors de l'exposition universelle "Expo 85", un écran colossal de 40 m x 25 m a été montré à Tsukuba (Japon) avec des images visibles à 1 Km ! Cet écran était formé de blocs (40 cm x 40 cm) de 24 triades* appelé triai-lites (6 rangées de 4 triades) avec les trois luminophores rouge, vert et bleu. Soient au total 150 000 triades. "Le Japon a voulu montrer ait reste du monde que, dans ce domaine, il était plus fort que jamais et son savoir faire immense. " Cette exposition avait attiré plus de 20 millions de visiteurs venus du monde entier. Depuis, des écrans de tailles plus réduites ont été construits à base de blocs miniaturisés. Ainsi, des surfaces d'écran de 50 m² à 200 m2 sont disponibles pour des consommations de 80 à 300 KW. Comme on l'imagine, l'utilisation de ces écrans est destinée aux manifestations de foule.

13. Des impératifs de qualité de plus en plus importants

13.1. Un comparatif de deux images issues de 2 formats


__ PARTS ACTUELLES DU MARCHE ET EVOLUTIONS PREVUES

Parts de marché des écrans plats (FPD) et des CTR


14. LEXIQUE (des termes spécifiques) Définition : définit le produit du nombre maximum de pixels affichables en longueur par le nombre de pixels affichables en hauteur. Le nombre de pixels est fonction du type de masque. (En Europe, la télévision couleur classique a une définition de 625 lignes de pixels) Résolution : nombre de pixels affichés par pouce. Elle se mesure classiquement en DPI (Dots Per lnch) ou PPP (Points Par Pouce : un pouce = 2,54 cm). Pixel: plus petit élément affiché à l'écran (point élémentaire) composant une image, à savoir un point sur un écran monochrome et trois points appelés sous-pixels (rouge, vert et bleu) sur un écran couleur pour constituer un pixel. Pitch : unité de mesure correspondant à la finesse d'affichage d'un pixel. En effet la dimension d'un point dépend de la conception de la grille que traversent les électrons (pas du masque). On trouve des pitch de 0,21 à 0,28 mm. Plus le pitch est petit et plus l'image est de qualité. Angle de vision ou champ visuel: correspond à la directivité optimale. Par exemple, pour les écrans LCD, quand on n'est pas dans l'axe de vision, on perd en luminosité : la couleur change, parfois considérablement, et surtout le contraste diminue, jusqu'à fournir parfois une image totalement "délavée". Si ce n'est pas trop gênant quand on est seul devant son écran d'ordinateur, cela le devient si l'on est plusieurs autour d'un écran de télévision. Phosphore (phosphor en anglais) = luminophore = photophore = Substances luminescentes Luminescence = phosphorescence ou fluorescence Émission de lumière par un corps non chauffé. Il existe plusieurs formes de luminescence selon le type d'énergie qui est transformée en lumière. La photoluminescence est liée au rayonnement ultraviolet non visible et elle s'appelle fluorescence lorsque l'effet cesse en même temps que l'excitation, et phosphorescence lorsque l'effet persiste après l'excitation. La fluorescence émet par contre une lumière plus intense que la phosphorescence. Sous l'influence d'un champ électrique, il s'agit d'électroluminescence (diode, lampe à décharge), et de chimioluminescence dans les cas où l'énergie provient d'une réaction chimique. La luminescence des écrans cathodiques est provoquée par un faisceau d'électrons. Celle des lucioles et des vers luisants est causée par l'action d'enzymes oxydants et s'appelle bioluminescence. Phosphorescence : état d'une substance qui continue à émettre de la lumière après avoir été excitée par une lumière intense. Fluorescence : propriété de certains corps à émettre de la lumière lorsqu'ils sont excités par un rayonnement, généralement ultraviolet. Contrairement à la phosphorescence, la fluorescence cesse au moment même de l ' interruption de la source excitatrice. Cathodoluminescence : à l'origine, ce sont des électrons qui viennent exciter les luminophores. C'est le cas des écrans à émission de champ (FED) ou des tubes cathodiques (CRT). Photoluminescence : à l'origine, ce sont des photons U.V. qui viennent exciter les luminophores. C'est le cas des panneaux à plasma (PAP) et des écrans électroluminescents (EL).

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