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TÉLÉVISION

La télévision est devenue un fait social de première importance puisque, dans les pays les plus développés, il y avait, en 1990, environ dix récepteurs de télévision pour vingt-cinq habitants. Grâce à l’électronique, certains spectacles, jusqu’alors réservés aux rares privilégiés qui avaient la possibilité d’y assister en direct, sont transportés directement dans les foyers, et cela à l’échelle du monde. Cette révolution est au moins aussi importante que celle du livre.

La télévision radiodiffusée a débuté, pour le grand public, vers 1936, grâce au perfectionnement des techniques, en particulier des analyseurs d’image (iconoscope de Zworykin). Mais les systèmes se sont développés à partir de 1941 (États-Unis) et de 1951 (Europe), alors que la télévision en couleur, née aux États-Unis vers 1953 avec le système N.T.S.C., a pris un nouveau départ en Europe vers 1966 avec les deux systèmes P.A.L. et Secam. Ces systèmes sont maintenant relayés par la télévision haute définition (T.V.H.D.) et, depuis 1995, par la télévision numérique.

Si la radiodiffusion est l’utilisation la plus spectaculaire et la plus complexe de cette technique, il ne faut pas oublier les multiples applications industrielles, scientifiques, voire domestiques, de la télévision. Tout ce qu’une caméra de cinéma peut enregistrer sur film, une caméra de télévision peut soit le transmettre à distance, soit le reproduire instantanément sur un écran, soit l’enregistrer.

En ce qui concerne la production, la télévision est le prolongement de la technique du cinéma. C’est un avantage sur le plan professionnel, car les moyens de production du cinéma sont bien connus; mais c’est aussi un inconvénient, car la télévision a ses caractères particuliers, tant par la nature des programmes et de l’information à traiter que par certains aspects techniques liés à l’électronique. Celle-ci offre, notamment, des possibilités de «montage électronique» considérablement plus souples que pour le film, par la variété des truquages et surtout par la possibilité du travail en temps réel. Il en est de même pour l’enregistrement sur bande magnétique, qui donne pour l’image les possibilités qui ont été largement exploitées pour le son avec les magnétophones.

Une véritable industrie s’est créée pour «mettre en boîte» des informations de toute nature et constituer un stock d’informations dont l’exploitation n’est encore qu’embryonnaire. Cette production n’est valable que parce que l’électronique permet, commercialement, de mettre à la disposition du grand public, d’une part, des moyens personnels de visualisation (récepteurs de télévision, lecteurs pour les programmes enregistrés, commercialisés en vidéocassettes ou en vidéodisques), d’autre part, une réception de programmes radiodiffusés, ce qui pour l’utilisateur est simple d’emploi et peu coûteux.

Ce type de réception suppose cependant qu’un réseau d’émission assure l’alimentation, l’«éclairement» correct de l’antenne. Étant donné les particularités de la propagation des ondes réservées à ce type de service, le réseau d’émetteurs et de réémetteurs doit être dense.

Les utilisateurs du domaine hertzien sont si nombreux que la part réservée à la radiodiffusion est limitée et le nombre des programmes transmis simultanément fut d’abord réduit. Ce nombre a augmenté de quelques unités grâce à l’utilisation des satellites de télévision directe.

Un réseau de distribution par câbles à l’usage du grand public, généralisant les distributions locales du type antenne collective , s’est beaucoup développé, d’abord aux États-Unis puis en Europe, pour accroître les possibilités de choix du téléspectateur. En télévision, comme dans beaucoup d’autres industries, la capacité de production et la capacité de consommation sont étroitement liées, et les développements technologiques et les moyens financiers sont les facteurs de contrôle de cette évolution.

1. Analyse électronique de l’image. Systèmes de télévision

Le signal vidéo

La transposition d’une image en signal électrique s’effectue point par point dans la continuité d’un balayage qui analyse une image en D lignes, les lignes paires d’abord, formant une trame, les lignes impaires ensuite en une seconde trame entrelacée avec la première. Pour éviter le papillotement, il est nécessaire de transmettre au moins 50 trames par seconde et, comme il est techniquement utile de synchroniser cette fréquence sur celle du secteur d’énergie, les systèmes ont pour fréquence de trame celle du secteur du pays. En Europe, cette fréquence est de 50 hertz et on transmet 25 images entières de D lignes par seconde. Le nombre D de lignes est tel qu’un compromis puisse être établi entre la finesse de l’image et la largeur du spectre du signal d’image qui s’étend entre zéro et un maximum voisin de 13 D² (pour une fréquence de trame de 50 Hz). Le tableau donne les principales caractéristiques des systèmes actuels.

Le signal d’image traduit en tension la luminosité du point d’image analysé, mais comporte aussi des temps de retour de balayage, dits de suppression, pendant lesquels sont transmis la référence de la différence de potentiel et le signal de synchronisation. La figure 1 montre la forme de ce signal sur une ligne.

Les tubes analyseurs

Les tubes analyseurs sont des tubes à vide ^{[cf. TUBES ÉLECTRONIQUES]} transformant l’image lumineuse en signal électrique. Ils comportent essentiellement trois parties (fig. 2):

– une surface sensible , sur laquelle est formée l’image optique de l’objet télévisé et qui, soit par photoémission, soit par photoconduction (semiconducteur), libère un nombre d’électrons proportionnel à l’éclairement;

– une cible , sur laquelle se forme un relief de potentiel dû aux électrons libérés, ce dernier constituant la transposition électronique de l’image lumineuse;

– un faisceau de balayage , qui efface point par point le relief de potentiel en mettant en œuvre un courant qui traduit la charge, donc l’éclairement local, en un signal électrique.

La figure 2 montre la structure de l’analyseur utilisé en télévision, reposant sur la photoconduction d’un semiconducteur. Diverses variantes existent suivant la nature du semiconducteur qui constitue la couche sensible, sulfure d’antimoine Sb²³ (Vidicon), oxyde de plomb (PbO) ou sélénium (Se). La sensibilité de ces tubes, c’est-à-dire l’amplitude du signal de sortie en fonction de la longueur d’onde à puissance incidente constante, est voisine de celle de l’œil. L’éclairement de l’image est de l’ordre de 1 lux pour les zones les plus lumineuses ^{[cf. PHOTOMÉTRIE]}.

La caméra de prise de vues directe en noir et blanc

Le tube analyseur est l’élément principal de l’organe dit «caméra de prise de vues directe», par analogie avec le cinéma. Un objectif, généralement à focale variable, forme une image sur le tube.

Un ensemble complexe de circuits électroniques assure le fonctionnement du tube analyseur (polarisations, focalisation, balayages ligne et trame). Le fonctionnement est asservi à un signal d’horloge (signal de base) qui impose la structure temporelle de ligne et de trame.

Le signal issu du tube est traité dans un amplificateur qui réalise certaines corrections: la correction de bande vidéo, dite d’ouverture, et la correction non linéaire, dite de gamma. La correction de bande vidéo permet d’améliorer la finesse de l’image dans les deux sens, horizontal et vertical. La correction de gamma est destinée à corriger la réponse courant-lumière dans le tube-image. Cette réponse est en effet non linéaire et de la forme:

e et s étant les grandeurs d’entrée et de sortie et 塚 étant une constante; avec e , tension d’attaque du tube image, s , luminance de l’écran et 塚 \# 2,8. Les signaux de suppression constituent la référence de niveau, et les signaux de synchronisation , la référence de temps des balayages ligne et trame. Ils sont insérés dans le signal issu du tube pour lui donner la forme finale de la figure 1. La caméra est souvent associée à un caisson, dit voie d’équipement , par l’intermédiaire d’un câble multiconducteur, le câble de caméra. Deux opérateurs sont souvent nécessaires pour les réglages: le cadreur , qui oriente la caméra et fait le cadrage et la mise au point en regardant l’image sur un viseur électronique; l’opérateur de voie , qui règle la forme du signal.

Pour les reportages ou les actualités, on utilise des caméras légères comportant un magnétoscope incorporé qui leur donne une autonomie totale.

2. Télévision en couleurs

L’analyse trichrome

La trichromie est une propriété de la rétine exploitée tant en cinéma qu’en télévision. La colorimétrie en donne les lois physiques linéaires. Trois lumières dites primaires (rouge, vert, bleu; cf. COULEUR) réalisent la synthèse additive à la réception et imposent les règles de formation de trois signaux vidéo de commande indépendants. Ces trois signaux primaires résultent de l’analyse séparée de trois images de l’objet obtenues à travers trois filtres optiques de pondération qui, suivant des lois bien définies (les fonctions de mélange ), «colorent» ces trois images. Celles-ci sont formées simultanément sur trois tubes analyseurs et l’éclairement pondéré est traduit en signal.

Les signaux primaires ne sont égaux en amplitude que pour la couleur blanche de référence et représentent théoriquement les composantes trichromatiques du système colorimétrique utilisé. Ils sont ensuite «corrigés en gamma» pour compenser la réponse non linéaire du récepteur.

Ce système colorimétrique peut être celui des couleurs primaires qui réalisent la synthèse, mais, par matriçage électronique des signaux, le système primaire d’analyse peut être quelconque, à couleurs primaires physiques ou non physiques dans l’espace trichrome, ce qui permet d’améliorer la qualité de l’image en évitant aux fonctions de pondération théoriques d’avoir des parties négatives non réalisables physiquement. La figure 3 montre la structure du système optique de séparation des flux primaires dans une caméra de télévision en couleur.

Le codage

La télévision radiodiffusée exige que les récepteurs en noir et blanc acceptent les émissions en couleur et que, réciproquement, les récepteurs en couleur acceptent les émissions en noir et blanc: c’est la compatibilité . Elle est obtenue en émettant dans tous les cas un signal «noir et blanc» E ^Y traduisant la luminance de l’objet. Les trois signaux primaires de la couleur: E ^R (rouge), E ^V (vert) et E ^B (bleu), forment ce signal par la combinaison:

formule associée à un système colorimétrique de synthèse normalisé.

Ce signal «noir et blanc», nécessaire à tous les récepteurs, est accompagné de deux autres signaux destinés aux seuls récepteurs en couleurs. Ce sont les signaux de chrominance proportionnels aux différences E ^R 漣 E ^Y et E ^B 漣 E ^Y. Leur bande spectrale peut être réduite à 1,5 MHz environ, si l’on profite de la faible acuité de l’œil pour les différences de teinte à luminance constante. Ces signaux sont à insérer dans le spectre du signal E ^Y; cette opération constitue le codage qui définit le système de télévision en couleur.

Trois systèmes sont utilisés: ce sont les systèmes N.T.S.C., P.A.L. et Secam.

Le système N.T.S.C. (National Television System Committee) est exploité dans les pays à secteur à 60 hertz (États-Unis, Canada, Mexique, Japon). Les deux signaux de chrominance sont modulés en amplitude ^{[cf. MODULATION ET DÉMODULATION]}; la porteuse est supprimée et deux ondes porteuses de même fréquence (voisine de 3,58 MHz) sont déphasées de 90⁰. Ce système présente beaucoup d’avantages techniques, mais reste sensible à certaines distorsions, ce qui a poussé les pays d’Europe à rechercher des variantes plus robustes.

Le système P.A.L. (phase alternation line ), développé en Allemagne, est une variante du système N.T.S.C. qui tire sa robustesse d’une variation alternée de ligne à ligne de la phase d’une des deux porteuses synchrones. Ce système, comme le précédent, exige la transmission d’une onde dont la fréquence est égale à celle des ondes porteuses supprimées. Une salve de cette onde est transmise sur les paliers de suppression ligne. En 625 lignes, la fréquence de la sous-porteuse de chrominance est voisine de 4,43 MHz.

Le système Secam (séquentiel couleur à mémoire), développé en France et qui applique un principe posé par Henri de France, tire sa tolérance à certaines distorsions de la transmission séquentielle de ligne des deux signaux de chrominance, chacun modulant en fréquence une porteuse de fréquence voisine de 4,3 MHz. La transmission séquentielle consiste à transporter les deux signaux de chrominance, l’un sur une ligne, l’autre sur la ligne suivante, etc., donc séquentiellement de ligne à ligne. Elle s’oppose aux systèmes simultanés (N.T.S.C. et P.A.L.) pour lesquels les deux signaux de chrominance sont transportés simultanément sur toutes les lignes.

Le système Secam, tout comme le système P.A.L., doit ses avantages à l’utilisation dans le récepteur d’une ligne à retard de 64 microsecondes qui associe les signaux de couleur provenant de deux lignes successives. Les signaux de chrominance modulés ont un spectre réduit qui s’insère dans le spectre du signal de luminance et, grâce à un certain nombre de précautions, il ne gêne pratiquement pas le récepteur de l’image noir et blanc des récepteurs monochromes.

3. Synthèse de l’image

Tube-image monochrome

La transformation du signal électrique en image lumineuse exploite la propriété des luminophores , qui, bombardés par des électrons, transforment leur énergie en lumière. Dans le tube-image monochrome, un faisceau, modulé par le signal d’image entre zéro (noir) et la valeur maximale (blanc), subit la déviation des deux balayages ligne et trame produits par deux bobines créant les champs magnétiques de déflexion. Le spot formé par ce faisceau excite le luminophore déposé sur l’écran qui est situé au fond du tube. Le balayage est donc synchronisé avec le signal vidéo reçu, grâce aux signaux de synchronisation.

Tube-image trichrome

Dans le tube-image trichrome, le point d’image en couleurs se compose de trois éléments luminophores primaires juxtaposés de couleurs rouge, verte et bleue, suffisamment petits pour que l’œil ne les sépare pas et reçoive comme un tout la somme des trois flux lumineux primaires. La couleur est ainsi formée par synthèse additive . Chaque luminophore est excité par un faisceau électronique particulier, et trois canons à électrons projettent leurs faisceaux sur le fond du tube. La sélectivité de leur action est assurée par un masque perforé dont chaque trou découpe, dans les faisceaux, un cylindre calibré d’électrons. L’angle relatif de convergence des trois faisceaux assure la séparation des trois cylindres, et le dépôt des luminophores est tel que chaque faisceau ne peut que tomber sur les luminophores auxquels il est destiné. La figure 4 montre le principe de cette sélection.

Dans les tubes les plus récents, le masque est une grille à bandes verticales associée à un dépôt de luminophores à bandes verticales. Les trois canons sont commandés séparément par les signaux E ^R, E ^V et E ^B qui, par un décodage électronique, proviennent des trois signaux du signal vidéo composite. Lorsque le récepteur reçoit le seul signal E ^Y de la télévision monochrome, il le traduit en trois signaux E ^R, E ^V, E ^B égaux, qui de ce fait produisent une lumière blanche dans la combinaison additive des couleurs primaires.

Les tubes-images sont associés à divers circuits (alimentations en tensions de polarisation, bobines de balayage ligne et trame). Pour le tube trichrome, il est nécessaire de corriger des défauts naturels; la pureté, sélectivité des faisceaux vis-à-vis des luminophores, est dégradée en particulier par des champs magnétiques parasites, et la convergence des trois faisceaux au même point est forcée par des bobines de correction parcourues par des courants continus (correction statique) et variables (convergence dynamique).

4. L’enregistrement des programmes et leur lecture

Le signal d’image produit par la caméra de prise de vues directe peut être transmis «en direct» sur le réseau de diffusion, dans le programme. Dans beaucoup de cas, cette simultanéité n’est pas nécessaire et, dans un premier stade de la production, l’image est enregistrée pour être conservée et réutilisée (lue ) en temps voulu dans le programme.

Le film et le télécinéma

Le film cinématographique est un moyen d’enregistrement classique (cf. CINÉMA-Techniques du cinéma). La traduction de cette image particulière en signal de télévision s’opère dans le télécinéma. Deux techniques sont utilisées:

– la projection de l’image du film sur le ou les tubes analyseurs d’une caméra normale, le projecteur, du type cinéma, étant simplement associé et adapté à cette caméra;

– l’analyse point par point du film par un spot lumineux (système dit «à spot mobile»); le spot provient d’un tube cathodique balayé à intensité constante et forme un point image qui balaye le film; la lumière traversant le film, modulée en intensité et en couleur, est captée par une ou trois cellules photoélectriques qui donnent directement le signal d’image, monochrome ou en couleur. Ce système présente certaines complications (déroulement continu, double objectif), mais donne de bons résultats.

Le magnétoscope

Comme le son enregistré sur la bande magnétique d’un magnétophone ^{[cf. ENREGISTREMENT]}, le signal vidéo s’enregistre magnétiquement dans le magnétoscope. La très large bande spectrale du signal rend cette technique délicate, tant pour la fabrication de la bande magnétique, large de 1,25 à 5 centimètres, que pour celle des têtes assurant l’enregistrement ou la lecture du signal.

Deux techniques sont employées pour l’inscription du signal sur la bande: la technique dite à quatre têtes et la technique hélicoïdale. Dans le premier cas, on procède à un enregistrement transversal quasi perpendiculaire à l’axe de la bande, opération qui exige la conjugaison de l’action de quatre têtes d’enregistrement-lecture portées par un disque en rotation rapide (250 tr/s) en contact avec la bande. Dans le second cas, l’enregistrement à très faible inclinaison sur l’axe de la bande permet de n’utiliser qu’une ou deux têtes d’enregistrement-lecture; la bande forme une boucle hélicoïdale sur le tambour qui porte le disque tournant porte-tête. Sous divers modèles (types B et C, par exemple), les magnétoscopes hélicoïdaux remplacent progressivement les modèles à quatre têtes professionnels. Des versions semi-professionnelles et amateurs (grand public) complètent une gamme très variée d’appareils.

Les bandes de magnétoscope portent aussi le son associé à l’image et diverses informations qui commandent les servo-mécanismes assurant la mise en position exacte des têtes de lecture vis-à-vis des pistes enregistrées.

5. Centres de production

La télévision en circuit fermé

Une prise de vue peut être destinée à un nombre réduit de récepteurs placés dans des locaux voisins. La liaison entre la source d’image, la caméra, le télécinéma et le magnétoscope se fait par câbles coaxiaux (impédance: 75 行). Les récepteurs sont parfois simplifiés. Le réseau peut comporter des distributeurs et des organes de commutation, et il y a toujours un générateur de synchronisation qui donne les signaux d’horloge des balayages dans le système choisi.

La télévision radiodiffusée

La télévision reçue par le grand public est radiodiffusée par un réseau complexe d’émetteurs. Le programme journalier est composé dans les centres de production. Ce programme associe des éléments de base qui sont les sujets, divers en nature et en longueur, produits sous leur forme électronique, soit en direct , c’est-à-dire à l’instant précis de leur diffusion, soit en différé , à partir d’enregistrements.

La technique du film est celle du cinéma, malgré certaines contraintes dues aux particularités de la vision sur le petit écran du récepteur. La technique de l’enregistrement magnétique est fondée, comme pour les sujets télévisés en direct, sur la prise de vue électronique par caméra.

Beaucoup de sujets sont fabriqués en studio. Le studio de télévision ressemble à celui de cinéma, mais il est souvent plus petit et les équipements techniques associés sont plus complexes. L’éclairage exige une grande puissance (de 0,5 à 1 kW par mètre carré de plateau) assurant un éclairement du sujet de 500 à 1 500 lux.

Plusieurs caméras s’associent dans la prise de vues. Le passage d’un plan à un autre se fait par commutation électronique sur les signaux vidéo, ce qui donne de grandes facilités de montage, de truquage, d’association avec d’autres sources extérieures d’images. La seule condition nécessaire au mélange électronique est le synchronisme des signaux de base (synchronisation) des signaux mélangés. L’emploi d’un générateur de synchronisation unique pour toutes les sources permet de satisfaire cette condition. Dans le cas de sources très lointaines (programmes d’Eurovision et de Mondovision), le générateur de synchronisation local est asservi aux signaux extérieurs.

Le programme journalier juxtapose une série de sujets enregistrés ou filmés en direct, suivant les instructions préétablies d’un «conducteur». Pour cela, toutes les sources convergent sur le commutateur-mélangeur d’une cabine de programme. Le contrôle est sous la responsabilité d’une personne chargée de ces enchaînements. De plus en plus, un ordinateur facilite son travail en assurant automatiquement les commutations prévues, tant qu’aucune anomalie ne nécessite une reprise manuelle.

La réunion de sources d’origines multiples, locales ou provenant soit de centres de production éloignés, soit d’enregistrements ou de prises de vues directes, exige la réalisation d’un réseau de câbles complexe qui aboutit au centre nodal . Il s’agit d’un centre technique où convergent tous les signaux provenant des différentes sources (studio, télécinéma, magnétoscope, etc.), où s’effectuent les commutations pour l’orientation de ces signaux vers les mélangeurs de programmes et d’où partent enfin les signaux de programmes définitifs vers le réseau des émetteurs. C’est aussi dans le centre nodal que se font les contrôles de qualité des signaux et des images avant qu’ils ne soient livrés au réseau de diffusion qui alimente, par les émetteurs, les récepteurs des téléspectateurs.

6. Diffusion par voie radioélectrique

Principe de l’émission

Les signaux correspondant à un programme de télévision sont de deux types, l’image (I) et le son (S), que l’on transmet à l’aide de deux émetteurs distincts (I et S), alimentant d’ailleurs la même antenne.

L’émission du son se fait soit en modulation d’amplitude (M. A.), en France par exemple, soit en modulation de fréquence (M. F.) [cf. MODULATION ET DÉMODULATION]. Ces deux systèmes ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients, et le bilan global est bien délicat à établir.

L’image est transmise en modulation d’amplitude dite «à bande résiduelle», afin de réduire l’encombrement hertzien (l’émission en bande latérale unique, ou B.L.U., qui serait la plus économique en bande, est inutilisable, car le signal vidéo complet comprend des fréquences très basses, en particulier une composante continue). Pour cela, on fait une modulation classique à deux bandes, et l’on coupe une partie d’une des bandes, les 4/5 environ (fig. 5).

Par ailleurs, il y a deux types de modulation image. Dans la modulation positive , les fonds de synchronisation correspondent à l’absence de puissance, les blancs d’image au maximum de puissance (fig. 6 a). Dans la modulation négative , les fonds de synchronisation correspondent au contraire à la puissance maximale (fig. 6 b). La valeur comparée des deux systèmes est très discutable.

Pour constituer un «canal T.V.», on juxtapose les spectres en radiofréquence (R. F.) des voies I et S. La figure 6 a représente le canal français en ondes décimétriques.

Outre les normes vidéo, les divers systèmes de télévision diffèrent par les normes R. F., telles que: l’écartement des porteuses I et S, le type de modulation du son, celui de l’image, la bande résiduelle, le rapport des puissances des voies image et son, etc. Les signaux couleur, qui font partie du signal vidéo, n’ont pas d’influence sur le canal.

Bandes d’émission TV. Propagation

Les accords internationaux (Règlement des radiocommunications de 1979) autorisent des émissions de télévision en «Région 1» (c’est-à-dire Europe, y compris ex-U.R.S.S., et Afrique), dans les bandes de fréquences suivantes, aux quelques variantes près selon les pays:

– en O. m (ondes métriques): 47-68 mégahertz et 174-230 mégahertz;

– en O. dm (ondes décimétriques): 470862 mégahertz.

La polarisation est rectiligne, quelquefois verticale, surtout en O. m, mais généralement horizontale.

Ces valeurs élevées de fréquences porteuses sont nécessaires, étant donné la grande largeur de bande du signal I. Leur caractéristique essentielle est leur propagation quasi rectiligne, d’autant plus voisine de celle de la lumière que la fréquence est plus élevée. Aussi place-t-on les antennes sur une montagne, une colline ou un pylône de grande hauteur, pour que l’antenne puisse «voir» le plus loin possible. Au-delà de l’horizon optique, le champ décroît très vite. La moindre colline ou les immeubles des villes créent des «zones d’ombre» (phénomène plus marqué en O. dm qu’en O. m), d’où l’installation des antennes sur les toits, et surtout l’existence de réémetteurs (cf. infra , Réémetteurs ).

La propagation indirecte est peu importante, sauf quand il y a réflexion sur les couches «E sporadiques» dans la bande 47-68 mégahertz surtout (en été) ou des «conduits troposphériques» en O. dm ^{[cf. IONOSPHÈRE]}.

Un autre problème lié à la propagation est celui des réflexions . Vu la faible longueur d’onde, il est facile de trouver des surfaces ou des conducteurs (flancs de montagnes, façades d’immeubles, lignes ou pylônes, etc.) qui constituent un réflecteur pour lequel l’énergie réfléchie est relativement concentrée, d’où l’existence d’un champ réfléchi non négligeable jusqu’à quelques kilomètres. Dans ces zones, les récepteurs captent les champs directs et réfléchis. La différence des longueurs des trajets des ondes correspondantes dépasse très souvent quelques dizaines de mètres, ce qui crée des échos sur l’image, que l’on ne peut que difficilement corriger soit par une antenne très directive et bien orientée, soit en changeant l’emplacement de cette antenne. Le plus souvent, le son n’est pas affecté, sauf en M. F. et pour des différences de trajets de quelques kilomètres; des distorsions harmoniques apparaissent alors.

La réflexion sur le sol, qui se produit à peu près dans tous les cas, ne se traduit pas en général par un écho, compte tenu de la très faible différence de marche, tout au moins près du sol. Mais l’interférence entre les ondes directes et réfléchies fait varier le champ avec la hauteur au-dessus du sol, selon la courbe de la figure 7 (arcs de sinusoïde pour une réflexion sans perte). La distance entre deux «zéros» (ou deux minimums en pratique) peut atteindre quelques mètres seulement dans certains cas. Il ne faut donc pas toujours surélever l’antenne pour être dans la zone du champ maximal. Pour de grandes hauteurs de réception (comptées à partir de la zone de réflexion), il peut y avoir des défauts importants dans l’image (échos, distorsions, etc.), en montagne notamment.

Arrivée des signaux

Les signaux I et S provenant des studios arrivent aux émetteurs par faisceaux hertziens. Un réseau de plus de 10 000 kilomètres existe en France. La transmission se fait avec des fréquences proches de 4 000 ou de 7 000 mégahertz, grâce à des stations distantes de 30 à 75 kilomètres. Un faisceau comprend en général de quatre à six voies «vidéo» de 8 à 10 mégahertz environ, permettant de transmettre les voies image et une dizaine de voies son. Chaque voie utilise une porteuse modulée en fréquence. Les sons sont transmis en M. F. sur une sous-porteuse.

7. Émetteurs de télévision

La difficulté d’obtenir de grandes puissances d’émission est due à la valeur élevée des radiofréquences, à la grande largeur de la bande vidéo et à la composante continue.

Dans les tubes ^{[cf. TUBES ÉLECTRONIQUES]}, on se heurte au temps de propagation des potentiels (ce qui conduit à de faibles dimensions d’électrodes), au temps de transit des électrons (qui oblige à rapprocher les électrodes), aux effets de rayonnement (qui rendent obligatoire le blindage de tous les circuits), aux énormes «courants de capacité» et aux dissipations calorifiques qui croissent avec la fréquence. En outre, dans les tubes et les circuits, la grande largeur de bande conduit à utiliser des impédances faibles pour limiter leur variation avec la fréquence: une puissance élevée exige donc des courants importants, donc, pour les tubes classiques, des cathodes à très haut pouvoir émissif.

Les tubes utilisés comprennent, en O. m, des triodes et des tétrodes de 10 kilowatts (mais on pourrait en construire de plus puissantes) et, en O. dm, des tétrodes et des klystrons de 25 kilowatts ^{[cf. HYPERFRÉQUENCES]}.

Les circuits de puissance R.F. sont soit du type coaxial, soit des cavités. En particulier, les triodes et les tétrodes sont intégrées dans des circuits coaxiaux, et les klystrons sont à cavités. Étant donné la largeur de bande, tous les circuits sont «décalés».

Les tubes classiques – en amplificateur de H. F. (haute fréquence) modulée – sont, sauf pour les faibles puissances, excités par la cathode. On utilise le plus souvent deux tubes classiques ou deux klystrons en montage symétrique ou parallèle; en O. dm, on emploie aussi des tubes (ou des klystrons) en quadrature, montage qui permet une réduction importante des échos dus à la liaison émetteur-antenne.

L’émetteur image comprend une chaîne vidéo, un étage de modulation et des étages amplificateurs.

La chaîne vidéo, très complexe, est destinée à amplifier le signal vidéo et à corriger diverses distorsions (non-linéarité des étages H. F., stabilisation du niveau de suppression de l’onde modulée, distorsion amplitude-phase et phase-fréquence, etc.); la composante continue est transmise par la méthode d’alignement du niveau de suppression (clampage ). Si la puissance est faible, on utilise des transistors.

Pour les très faibles puissances H. F., on module avec des diodes en pont. Avec des tubes, on module sur la grille ou sur la cathode.

Les étages amplificateurs de H. F. modulée avec des tubes ont un gain faible, étant donné la largeur de bande (10 dB environ); il faut donc beaucoup d’étages (trois à cinq par exemple). Le klystron a un gain de 30 décibels environ. En O.dm, un émetteur de 50 kilowatts en crête de modulation à deux klystrons ne demande donc que 50 watts d’excitation, mais il faut des klystrons à quatre cavités, de 2 mètres de hauteur environ. Qu’il soit à tubes ou à klystrons, l’émetteur image est très complexe. Les klystrons sont plus robustes que les tétrodes, mais, fonctionnant en «classe A» (cf. AMPLIFICATEURS, chap. 2), leur rendement est égal à la moitié de celui des tétrodes (en «classe B»).

Le filtrage de la bande latérale s’effectue soit par les circuits normaux (notamment les cavités des klystrons), soit par des filtres à la sortie de l’émetteur (en coaxiaux).

L’émetteur son est beaucoup plus simple, étant donné la nature du signal modulant. Avec des tubes classiques, on module sur l’anode de l’étage final. Les klystrons fonctionnent en amplificateur de H. F. modulée. La puissance porteuse est égale au cinquième ou au dixième de la puissance-crête image.

Les deux émetteurs I et S alimentent une même antenne, grâce à un diplexeur qui évite toute interaction entre ces émetteurs. De même, en O. dm, on peut alimenter une même antenne avec deux ou trois émetteurs (I et S), grâce à un multiplexeur.

Liaison émetteur-antenne

La liaison entre l’émetteur et l’antenne d’émission s’effectue par de gros câbles coaxiaux (jusqu’à 150 mm de diamètre) et, pour les grandes puissances en O. dm, par guides d’ondes. L’affaiblissement est important. Les guides sont plus coûteux mais ont des pertes inférieures et peuvent transporter une plus grande puissance.

Si l’antenne n’est pas parfaitement adaptée, une onde réfléchie revient vers l’émetteur, s’y réfléchit, repart vers l’antenne et est rayonnée, mais avec un certain retard; si la longueur de la liaison dépasse une vingtaine de mètres, il apparaît un écho, visible sur l’image.

Les antennes

Pour des raisons économiques et afin de concentrer l’énergie au voisinage du plan horizontal, les antennes de télévision sont très directives (la faible valeur de la longueur d’onde le permet).

La caractéristique essentielle d’une antenne de télévision est sa largeur de bande , soit au point de vue de l’impédance , qui doit être pratiquement égale à celle de la ligne d’alimentation (pour éviter l’écho), soit au point de vue du rayonnement : dans toute la zone utile, l’amplitude du champ doit être pratiquement indépendante de la fréquence et sa phase proportionnelle à la fréquence, pour éviter les déformations du signal ^{[cf. ANTENNES]}.

En général, on utilise des éléments rayonnants (doublets de gros diamètre ou cylindres à fente), placés devant un plan réflecteur, sur les faces d’un pylône carré ou triangulaire. Les éléments d’une face sont en général alimentés en parallèle, mais avec des phases différentes, pour incliner un peu le diagramme de rayonnement et atténuer les «zéros» du diagramme vertical. Les diverses faces sont alimentées avec des puissances et des phases différentes, pour modeler au mieux le diagramme horizontal.

On utilise dans les antennes divers organes (symétriseur, répartiteur de puissance, déphaseur, centreur d’impédance, etc.). En outre, beaucoup d’antennes doivent être protégées du givre et de la glace par des capots en matière isolante.

Le développement vertical des antennes est souvent important (pour la directivité): 16 longueurs d’onde en O. m, 24 en O. dm pour les puissances non très faibles.

Réémetteurs

Un réémetteur est un émetteur de faible puissance, alimenté en modulation par réception d’un autre émetteur. On peut le concevoir comme l’ensemble d’un récepteur (avec sortie en vidéo) et d’un émetteur classique. En fait, il comprend les étages H. F. d’un récepteur, avec une chaîne F. I. (à fréquence intermédiaire), un changeur de fréquence et des amplificateurs de puissance. Cela évite la démodulation dans le récepteur et la modulation dans l’émetteur.

Le rôle classique du réémetteur est de desservir l’agglomération d’une vallée, dans la «zone d’ombre» du gros émetteur de la région. Le réémetteur remplace l’émetteur classique avec arrivée de la modulation par faisceau hertzien, car le coût de ce faisceau serait prohibitif, compte tenu du nombre élevé de ces réémetteurs (plus de 3 000 centres de réémission à 3 ou 4 émetteurs sont en service en France). La réception au point de réémission peut se faire dans de bonnes conditions, même avec un champ faible (grâce à une antenne à grand gain), et il n’y a pratiquement pas de parasites artificiels.

Remplacer le réémetteur par des antennes de réception et d’émission, sans amplification, pour «dévier» le faisceau est, sauf cas très spéciaux, illusoire, car la puissance d’émission ne peut dépasser la très faible puissance reçue et doit être dispersée dans une large zone.

Il faut émettre dans une bande de fréquence (ou canal) différente de celle de réception. Sur le même canal, le couplage entre antennes d’émission et de réception entraînerait le fonctionnement de l’ensemble en auto-oscillateur. D’autre part, il y a toujours des zones où les champs de l’émetteur principal et du réémetteur sont du même ordre. Ces champs étant décalés dans le temps, un écho apparaîtrait sur les images.

Théoriquement, le réémetteur est plus simple que l’émetteur, car il n’y a pas de modulation. La partie réception est munie d’une commande automatique de gain et d’un filtre passe-bande, pour réduire les brouillages dus à l’émission du réémetteur et aux autres émetteurs voisins. L’une des principales difficultés rencontrées lors du fonctionnement des réémetteurs est précisément ce risque de brouillage par d’autres émetteurs, dont certains sont sur le canal de réception. On a mis au point pour cela, en France notamment, des antennes spéciales, dites «antibrouillages» (avec un «zéro» très prononcé, réglable dans chaque cas).

La partie émission est théoriquement identique à celle des émetteurs: amplification à deux chaînes I et S et diplexeur (cf. supra , Principe de l’émission ). Pour les faibles puissances (quelques watts) et pour les systèmes où le son est en M. F., on utilise une chaîne unique. Les puissances courantes vont d’une fraction de watt à une centaine de watts.

Une autre difficulté est l’exploitation de ces petits centres qui fonctionnent sans personnel, dans des lieux souvent difficiles d’accès, parfois enneigés plusieurs mois et exposés à la foudre. Le matériel doit être robuste, et l’on prévoit autant que possible un réémetteur de secours soit à démarrage automatique ou commandé à courte distance, soit télécommandé par un signal spécial sur la voie son de l’émetteur principal. Le même problème existe pour les émetteurs proprement dits, exploités sans personnel (faible ou moyenne puissance), qui sont souvent équipés de deux émetteurs en parallèle, avec passage automatique sur un seul émetteur en cas de défaillance de l’autre.

L’installation d’un réémetteur, avec tout le matériel annexe (route, bâtiment, ligne d’énergie, pylône, matériel de secours, télécommande), est très coûteuse, si l’on considère le nombre souvent très réduit de téléspectateurs desservis.

8. Le récepteur de télévision

Comme tous les récepteurs, celui de télévision sélectionne le signal R. F. utile, l’amplifie et le démodule pour obtenir le signal vidéo et le signal son. Il comprend donc, pour la partie H. F., l’antenne, le coaxial de liaison au récepteur proprement dit, les étages classiques de récepteur: amplificateur, oscillateur local et chaîne F. I., au début de laquelle on sépare par filtrage les voies I et S.

Les circuits de la chaîne F. I. image sont réglés pour avoir une réponse amplitude-fréquence théorique conforme à la figure 8, où f ^r est pratiquement égale à la largeur de la bande résiduelle émise. Une fréquence f transmise et reçue en simple bande donnera, après démodulation, un signal proportionnel à A. Une fréquence f transmise et reçue en double bande donnera un signal proportionnel à a + (A 漣 a ) = A. Ces circuits compensent donc les différences de niveau dues à la transmission «à bande résiduelle». Cette correction n’est toutefois pas parfaite, car il s’introduit, à la démodulation, un signal vidéo «en quadrature», qui n’est pas très gênant si la largeur du «talon» du récepteur (c’est-à-dire pratiquement f ^r) est suffisante, égale par exemple au cinquième de la bande vidéo f ^max. La courbe entre 漣 f ^r et + f ^r n’a pas besoin d’être une droite, mais il faut qu’elle soit symétrique par rapport au point A/2 de porteuse I.

Ce procédé à bande résiduelle n’est en fait utilisable que parce que les composantes spectrales du signal vidéo ont une amplitude très faible vis-à-vis de la porteuse, sauf au voisinage de celle-ci, où la transmission est à double bande.

La démodulation de l’image et du son en M. A. s’effectue d’une façon classique par diode. La démodulation du son en M. F. présente quelques difficultés avec les valeurs élevées des porteuses en télévision, surtout en O. dm, à cause de l’instabilité des oscillateurs locaux. Aussi utilise-t-on très souvent le procédé «interporteuse», qui suppose une modulation négative de l’image, où on limite les creux de modulation à environ 10 p. 100 de l’amplitude maximale.

On fait interférer la porteuse I, écrêtée pour faire disparaître la modulation, avec la porteuse S modulée en fréquence, d’où l’obtention d’une oscillation modulée en fréquence par le son, de fréquence centrale f ^S 漣 f ^I, donc de quelques mégahertz, très stable et aisée à démoduler. Ce procédé oblige à ne pas moduler à fond la porteuse I, et une panne de l’émission image coupe aussi la voie son.

Les récepteurs de télévision comportent bien sûr tous les organes de synthèse de l’image (qui en constituent la partie la plus importante), le tube-image, de plus en plus souvent en couleurs, et le haut-parleur. Ils comportent aussi un réglage de l’oscillateur local pour le choix des canaux et une commande automatique de gain. Un grand nombre de récepteurs sont à «canaux préréglés» avec commande par boutons, ou télécommande (quelques mètres), grâce à un «microémetteur» à infrarouges.

La qualité du champ au point de réception (niveau, absence d’ondes réfléchies ou de parasites, etc.) est un élément fondamental de la qualité de l’image et du son reçus. Le niveau du champ, pour les récepteurs domestiques, doit être de 0,5 à 1 millivolt par mètre en O. m et de 2 millivolts par mètre en O. dm (valeurs en crête-image).

9. Les nouvelles télévisions

Le très large développement de la télévision et sa mise en œuvre dans la quasi-totalité des pays se sont effectués presque entièrement sur la base de la radiodiffusion par émetteurs terrestres. Un tel type de service, même lorsque les conditions locales permettent la réception d’un nombre élevé de programmes différents, reste cependant relativement rigide et uniforme. L’évolution de la technique a introduit de nouveaux supports de distribution des programmes, mais aussi de nouvelles possibilités tant pour leur production que pour leur utilisation. Comme toujours, des aspects économiques, voire sociopolitiques, influent sur l’évolution et sur les choix. On se bornera ici à un tour d’horizon des aspects techniques les plus importants.

Les réseaux câblés

La mise en œuvre de systèmes de distribution de télévision par câbles a commencé peu après la Seconde Guerre mondiale aux États-Unis. Cependant, ces systèmes sont restés longtemps dans l’ombre de la radiodiffusion hertzienne et leur développement en tant que moyen spécifique ne s’est effectué qu’à partir des années soixante-dix.

Les réseaux coaxiaux

Historiquement, les premiers réseaux ont été développés comme compléments des émetteurs de radiodiffusion, afin de couvrir des zones d’ombres ou d’étendre la zone de réception de programmes frontaliers. Tant aux États-Unis qu’en Europe, l’apparition de programmes spécifiques a été longtemps freinée par les autorités.

Les différents signaux véhiculés sur un réseau coaxial occupent chacun une bande de fréquence, ou canal, et leur juxtaposition constitue le multiplex transmis. À la réception, la sélection est effectuée au moyen d’un filtrage passe-bande accordé sur le canal désiré. L’organisation de tous ces canaux doit bien entendu être spécifiée: c’est le plan de fréquences, dont un des éléments les plus importants est l’espacement en fréquence des canaux de télévision (ou pas). Les câbles provoquent une atténuation importante des signaux, qui doivent être régénérés par des amplificateurs à chaque nouveau tronçon de quelques centaines de mètres. Pour répartir les signaux vers les différents usagers, on utilise des coupleurs passifs.

La structure d’ensemble d’un réseau coaxial, dit en arbre, part d’une tête de réseau où sont rendus disponibles les programmes à distribuer (par réception, production locale, lecture de programmes enregistrés...) et d’où partent une ou plusieurs lignes de transfert primaires, elles-mêmes ramifiées en lignes de transfert secondaires. On attaque alors le réseau de distribution, très ramifié, puisqu’il va jusqu’à chaque usager, mais qui ne couvre que de courtes distances et utilise des amplificateurs moins «luxueux» que le réseau de transfert.

Au niveau de l’abonné, la sélection du canal peut se faire directement par le téléviseur, mais on retrouve alors les problèmes liés à la planification des fréquences radioélectriques, et seuls un petit nombre de programmes peuvent être reçus. Pour une capacité importante, l’utilisation d’un sélecteur effectuant une transposition de fréquences est nécessaire.

Sous cette forme, la totalité des programmes que le réseau achemine est disponible simultanément en tous points, et aucune voie de retour n’existe. On a donc cherché à introduire la possibilité d’un accès conditionnel (paiement) et non plus universel à certains programmes, avec des possibilités de choix individuels et une tarification à l’utilisation. Les canaux payants forfaitaires (tranche d’abonnement supplémentaire) peuvent être introduits relativement simplement (par filtrage des canaux ou embrouillage du programme, cf. infra , La télévision à péage ) sur les réseaux en arbre, mais un service à la demande nécessite une voie de retour par utilisateur. L’implantation de voies de retour est possible sur les réseaux en arbre par multiplexage temporel d’un grand nombre d’utilisateurs, le débit unitaire étant très bas; mais, avec une telle structure, les possibilités de fourniture de programmes à la demande sont limitées et une structure en étoile, plus chère et plus performante, devient nécessaire.

Les réseaux à fibres optiques

Par rapport au câble coaxial, la fibre optique présente de très gros avantages en affaiblissement, largeur de bande, encombrement. Elle semble être le support idéal pour les réseaux acheminant de très gros débits d’information, tels que des programmes de télévision. Cependant, les principaux obstacles ne sont plus liés au coût de la fibre, mais à sa mise en œuvre: nécessité de transducteurs opto-électroniques et électro-optiques relativement chers, quasi-impossibilité de ramifications passives importantes, inaptitude à l’utilisation de multiplex fréquentiels complexes, lourdeur et coût de la connexion. Une structure en arbre n’ayant guère de sens pour un réseau en fibres, de tels réseaux ont été conçus avec une structure en étoile, ce qui les rend capables – immédiatement ou à terme – de fournir des services beaucoup plus diversifiés.

La structure d’ensemble d’un réseau entièrement en fibres optiques comporte un réseau de transport – assurant, d’une part, une distribution de tous les programmes aux centres de distribution, d’autre part, le raccordement bidirectionnel des centres de distribution au centre d’exploitation (gestion, taxation...) – et un réseau de distribution reliant de façon bilatérale chaque usager à un centre de distribution. Toutes ces liaisons sont sur fibres optiques. Une variété de services (un ou plusieurs programmes de télévision simultanés, programmes sonores...) peut être proposée.

Sous cette forme, les réseaux sont restés quasi expérimentaux, en raison du coût prohibitif par prise installée, principalement dû au poids du réseau de distribution. On est revenu, pour le court terme, à des réseaux où le transport est effectué sur fibres, ce qui est avantageux pour des réseaux étendus, mais la distribution se fait sur câble coaxial (réseaux dits à terminaisons coaxiales).

Plus généralement, l’introduction de réseaux de fibres optiques représente une mutation par rapport à la simple distribution relativement uniforme de programmes de télévision, car ils se prêtent à la mise en œuvre intégrée de nombreux autres services: téléphone, communication, données, télésurveillance, etc. La maturation tant des réseaux que des services est moins rapide qu’on ne l’avait espéré au début des années quatre-vingt et la rentabilité des investissements n’est attendue qu’à moyen, voire à long terme.

La vidéo domestique

La constitution de parcs de récepteurs et la définition des normes techniques se sont faites sur la seule base de la radiodiffusion. Cependant, tout un secteur de matériels vidéo accessibles au grand public s’est développé à partir des récepteurs.

Les magnétoscopes

Après de nombreuses années d’échec, le magnétoscope grand public a été, vers 1975, le point de départ de la vidéo grand public. Le principe en est le même que pour les machines professionnelles, le signal vidéo étant enregistré en modulation de fréquence sur des pistes obliques par des têtes tournantes portées par un tambour autour duquel la bande est enroulée en hélice ^{[cf. ENREGISTREMENT]}. Cependant, ces appareils sont d’un encombrement et d’un prix très inférieurs à ceux des machines professionnelles et leurs spécifications le sont également. On a cherché à obtenir une grande autonomie (plusieurs heures) sur une cassette de petite dimension. Des différents formats en compétition (on appelle format l’ensemble des spécifications mécaniques et électriques garantissant l’interchangeabilité), le système V.H.S. (Video Home System), utilisant une bande de 12,7 mm de largeur, est de beaucoup le plus répandu, mais le format «8 mm» s’introduit par les caméscopes (cf. infra , Les caméras et les caméscopes ). Un autre standard, le S.V.H.S., mis au point par J.V.C. est comptible avec le V.H.S.

Les magnétoscopes peuvent enregistrer les programmes diffusés, mais aussi lire des programmes préenregistrés sur des cassettes louées à des bibliothèques vidéo: il s’agit là d’un débouché de plus en plus important de la production cinématographique. Enfin, ils peuvent être alimentés par des caméras et constituer un système de production grand public.

Les caméras et les caméscopes

Les caméras grand public utilisent un capteur d’image unique, et non trois comme les caméras professionnelles en général. Ce capteur peut être un tube (cf. supra , Émetteurs de télévision ) dont la cible est munie de réseaux colorés conçus de telle manière que le signal de sortie contienne trois informations d’analyse multiplexées. Cependant, ce type de capteur tend à disparaître au profit de rétines solides plus petites, plus robustes et plus fiables. Ces capteurs sont des circuits intégrés ayant une zone photosensible divisée en autant de cellules que l’image va comporter de points. Un dispositif électronique intégré effectue le balayage de ces cellules, ce qui donne directement le signal vidéo. La couleur est obtenue au moyen d’un masque coloré qui affecte chaque cellule à une couleur primaire, de sorte que le signal vidéo résultant en contient trois, multiplexées. Ces cibles solides sont aussi utilisées (sans filtres colorés) en vidéo professionnelle.

La légèreté et la faible consommation tant de la caméra que du magnétoscope ont permis de les associer en un seul appareil, dit caméscope, qui se répand rapidement et existe en V.H.S. comme en 8 mm (les caméscopes utilisés en reportage par les professionnels sont beaucoup plus lourds et d’un niveau de performances très supérieur).

Les vidéodisques

Malgré l’effort important auquel ils ont donné lieu, les lecteurs de vidéodisques n’ont pu atteindre un niveau de prix suffisamment bas pour le grand public. De nombreuses solutions ont été essayées; le système à lecture optique est commercialisé. Le principe s’apparente au disque audio numérique, mais le signal est enregistré en modulation de fréquence, comme dans le magnétoscope. Les avantages sont la facilité d’accès à n’importe quelle image et le bas prix de reproduction du support. L’autonomie limitée (30 min) et le prix élevé le réservent à l’usager institutionnel, comme banque d’images, support de programmes didactiques, etc.

La télévision à péage

L’idée d’un service de télévision payant est relativement ancienne, mais sa mise en œuvre a été retardée par des obstacles de nature diverse. Rendre payante l’utilisation de la ressource naturelle (les bandes de fréquences radioélectriques) suscitait la réticence des autorités concernées, et la démarche la plus simple était l’implantation de canaux payants sur des réseaux de câbles, à l’audience nécessairement limitée. Parallèlement, des travaux sur le chiffrement ont été effectués pour protéger les transmissions hertziennes contre le piratage. Il existe en France une chaîne à péage à diffusion hertzienne nationale (Canal Plus).

En télévision à péage (radiodiffusée ou distribuée), le message émis est embrouillé de telle sorte que, pour le désembrouiller, il soit nécessaire de fournir au désembrouilleur (de structure connue) des indications (mots de contrôle) dont la détention est assujettie au paiement. Comme dans tout système chiffré, il suffit que le désembrouillage sans autorisation (décryptage) soit d’un coût ou d’une durée suffisamment élevés pour devenir sans intérêt par rapport au désembrouillage payant. Un tel décryptage, par exemple, peut s’effectuer par recherche systématique du mot de contrôle: il suffit donc de changer suffisamment souvent ce mot pour décourager ce type de piratage.

L’embrouillage doit être effectué de telle façon que l’image embrouillée soit inutilisable, que l’image désembrouillée ne soit pas dégradée, et que le désembrouillage s’effectue à bas prix. On utilise deux méthodes principales: l’insertion à chaque ligne d’un retard pouvant prendre un petit nombre de valeurs connues à l’avance, et la permutation circulaire du contenu de la ligne. Cette seconde méthode, plus efficace et dont il existe plusieurs variantes, exige un traitement numérique dans le décodeur. Dans tous les cas, la compensation des retards ou la permutation circulaire inverse s’effectuent selon une séquence pseudo-aléatoire (non prévisible), la même qu’à l’embrouillage, dont la régénération ne nécessite que l’application de procédures connues et l’utilisation du mot de contrôle, élément de base de la sécurité.

Ce mot de contrôle (qui peut changer fréquemment, par exemple toutes les 10 secondes) est transmis sous une forme fortement chiffrée. La clé de déchiffrement est synthétisée dans chaque décodeur autorisé, qui reçoit de façon personnalisée (éventuellement par voie diffusée, mais sans contrainte de temps réel, d’autres réseaux tels que le courrier convenant également) les critères de validité (liés au paiement), qui sont eux-mêmes fortement chiffrés, et lui permettent dans la limite de ses droits de synthétiser la clé de déchiffrement du mot de contrôle. On voit que le support sur lequel sont inscrits les droits de l’usager constitue un point important pour la sécurité. L’utilisation de carte à mémoire (à microprocesseur monolithique autoprogrammable) est particulièrement attrayante.

Seuls l’embrouilleur et le désembrouilleur sont spécifiques de l’image; l’ensemble du dispositif de contrôle d’accès peut s’appliquer (moyennant un embrouillage approprié) à d’autres aspects de programme, et notamment aux sons.

Les récepteurs

Si le principe de la réception en bande latérale atténuée n’a pas changé, la structure et la technologie des récepteurs ont subi d’importantes transformations. Les tubes cathodiques continuent d’être le système de visualisation quasi unique (mais il existe aussi de petits écrans plats d’une dizaine de centimètres de diagonale en noir et blanc et même en couleurs, à cristaux liquides), mais ils se sont beaucoup améliorés: convergences stables (grâce aux canons électroniques «en ligne»), coins carrés, face avant plus plate, écran plus lumineux au blanc et plus sombre au noir. L’électronique utilise largement des circuits intégrés spécifiques, pour toutes les fonctions sauf celles qui mettent en jeu des tensions ou des puissances élevées (balayages) et la tête haute fréquence, qui recourent à des semiconducteurs discrets. Mis à part les récepteurs de bas de gamme, l’accord s’effectue par synthèse de fréquence de l’oscillateur local. Le fonctionnement du récepteur met en œuvre un microprocesseur qui effectue la recherche et la mise en mémoire des émetteurs reçus de façon semi-automatique. Une télécommande à infrarouge permet d’effectuer sans se lever les principales fonctions: changement de canal, réglages vidéo et audio. Les commandes sont incrémentielles et les paramètres sont stockés numériquement. Des mémoires non volatiles permettent de conserver les réglages, même lorsque l’alimentation secteur est interrompue.

La possibilité de son stéréophonique a été introduite dans divers pays. Pour ne pas pénaliser les récepteurs non stéréo, une approche comparable à celle de la radio en modulation de fréquence est utilisée: le son compatible est la somme des deux voies, et la différence est transmise par d’autres moyens. Plusieurs solutions ont été développées, utilisant des sous-porteuses supplémentaires à modulations analogiques ou numériques. La disparité des systèmes de télévision à travers le monde, même à l’intérieur du même système couleurs (en particulier la position de la porteuse son et la séparation en fréquence avec le canal adjacent), rend difficile la définition d’une solution unique.

Le développement de la modularité des circuits et celui de la vidéo domestique, ainsi que les projets de télévision par satellite, ont conduit à utiliser le téléviseur en liaison avec d’autres appareils, fonction pour laquelle la prise antenne n’est pas adaptée. Un connecteur, dit prise péritélévision, permet ce raccordement et, en particulier, l’utilisation du récepteur comme moniteur. Généralisé en France, ce connecteur se répand de plus en plus en Europe et constitue un élément important de capacité d’évolution.

Les progrès en matière de traitement numérique ont permis l’introduction de fonctions nouvelles dans les récepteurs de haut de gamme. Tous les traitements de signal vidéo et audio peuvent être effectués numériquement (bien qu’au prix d’un surcroît de complexité), et la suppression ou l’automatisation des réglages permettent de diminuer le temps nécessaire sur les chaînes d’assemblage, principal facteur du coût de fabrication. Les récepteurs numériques se prêtent à l’incorporation d’une mémoire d’image qui permet des effets nouveaux: arrêt sur image, incrustation d’une ou de plusieurs images d’autres programmes en petit format dans l’image principale.

Dans l’état actuel de la technique, l’écran plat de grande dimension reste inaccessible, et les projecteurs vidéo sont relativement encombrants et chers. Les grands écrans (tubes cathodiques à observation directe, ou projection sur dépoli dite par l’arrière) justifient des traitements numériques d’amélioration de l’image (masquage de la structure de lignes, suppression du papillotement) qui introduisent la télévision à haute définition comme développement sur la base des services M.A.C./paquets.

La télévision par satellite

Un satellite constitue un «point haut» particulièrement bien placé pour un émetteur de télévision. Historiquement, l’utilisation du satellite comme relais de télécommunications a suivi de quelques années (1962) le lancement des premiers satellites artificiels. Il s’agissait, cependant, de satellites en orbite basse, donc à défilement, dont l’utilisation demandait des antennes paraboliques de très grandes dimensions, à pointage asservi. C’est avec de telles installations que se sont effectuées les premières liaisons intercontinentales (Europe-Amérique) de télévision.

Les progrès de la technique spatiale ont ensuite permis la mise en œuvre des satellites géostationnaires, dont l’orbite, unique, est circulaire, équatoriale et de même période que la rotation de la Terre, de sorte que ces satellites paraissent immobiles pour les observateurs au sol, à une altitude d’environ 36 000 kilomètres. L’intérêt de tels satellites, tant en télécommunications qu’en radiodiffusion, est évident, car il n’exigent pas de pointage dynamique de l’antenne.

Le fait qu’il n’existe qu’une seule orbite géostationnaire en fait une ressource naturelle limitée, imposant une planification au même titre que les fréquences radioélectriques. Les premiers satellites géostationnaires acheminant des programmes de télévision étaient conçus comme un relais de transmission destiné à des professionnels et nécessitaient, du fait de leur faible puissance par répéteur, une complexité d’installation et un diamètre d’antenne (supérieur à 2 m) inaccessibles aux particuliers. Corrélativement, la possibilité de radiodiffusion directe par satellite vers le public était envisagée, mais rencontrait des obstacles techniques et économiques.

La radiodiffusion directe par satellite exige une réception aisée et peu coûteuse. Cela implique des antennes de petit diamètre, donc un satellite de puissance relativement forte. Les bandes de fréquence allouées (vers 12 GHz) ne se prêtent pas à l’adaptation simple d’un téléviseur conçu pour recevoir les bandes V.H.F. et U.H.F., et un récepteur spécialisé est de toute façon nécessaire. On a donc cherché en Europe à tirer le meilleur parti possible de la ressource disponible en s’affranchissant du même coup des disparités et des principaux inconvénients des systèmes Secam et P.A.L. en usage. Le résultat en est la famille de systèmes M.A.C./paquets.

Les systèmes M.A.C. (multiplex analogique en composites) se distinguent des systèmes composites (N.T.S.C., Secam et P.A.L.) essentiellement par l’utilisation d’un multiplex temporel (au lieu de fréquentiel) des informations de luminance, de couleur et de son. Dans la durée d’une ligne, soit 64 microsecondes, 35 microsecondes environ sont consacrées à la luminance, 17 à la couleur, et 12 à un multiplex numérique pouvant contenir des sons et des données. Au récepteur, la luminance et la couleur sont «décompressées» (échantillonnées et inscrites en mémoire à un certain rythme, puis lues à des rythmes plus lents) de façon à occuper chacune 52 microsecondes, durée de la partie visible de la ligne de balayage. Les données et les sons sont transmis par paquets, selon les techniques éprouvées de réseaux de transmission de données. Les avantages des systèmes M.A.C./paquets sont: une amélioration de l’image, par suppression des brouillages réciproques luminance-chrominance, et une amélioration plus importante encore du son, pour lequel plusieurs canaux numériques de haute qualité sont disponibles. Des variantes existent entre les différents membres de la famille en ce qui concerne cette capacité, qui est modulable. Elle est au maximum de 8 voies sonores de haute qualité (ou 16 de moyenne qualité) en D.M.A.C./paquets, et de la moitié en D. 2 M.A.C./paquets, dont les capacités de multilinguisme sont moindres, mais qui est mieux adapté à des supports moins luxueux qu’une voie satellite, tels que certains canaux sur câble, dont la largeur de bande disponible ne permettrait pas le passage de la partie son-données du D.M.A.C./paquets. La décompression des signaux d’image et la totalité des traitements sur le son s’effectuent numériquement, et le système est particulièrement bien adapté à l’accès conditionnel. En réception satellite, la modulation de fréquence est utilisée, et les niveaux de puissance prévus (au moins 200 W) permettent l’utilisation d’antennes paraboliques de à 30 à 50 centimètres de diamètre ou d’antennes plates.

Le retard pris par les satellites de radiodiffusion directe a favorisé la mise en place de systèmes de diffusion d’images par des satellites de moindre puissance (de 10 à 20 W), conçus pour des applications plus générales de communication et dont la réception demande une installation plus complexe et plus coûteuse (antenne de 1 à 2 m de diamètre), envisageable cependant pour une installation collective ou même, en haut de gamme, pour des particuliers. Près de quarante programmes peuvent être reçus en Europe occidentale, la plupart en clair (sans embrouillage), et en P.A.L.; cependant, seul un nombre beaucoup plus restreint est accessible (sur la base d’un à la fois) avec une seule antenne. Par ailleurs, un premier satellite de forte puissance a été mis en orbite avec succès (T.D.F.-1, France puis T.D.F.-2 et 3) et deux autres satellites de moindre puissance ont été lancés dans les années 1990 (B.S.B., Royaume-Uni, Astra, Luxembourg). Les satellites T.D.F. permettent les premiers services de diffusion directe en M.A.C./paquets.

La télévision à haute définition

Malgré les substantiels progrès accomplis depuis ses débuts (que l’on peut faire remonter à 1930), la télévision reste une approximation grossière de la réalité et les principaux paramètres qui déterminent le niveau de cette approximation datent de 1950 à 1960. Les systèmes actuels présentent un certain nombre de défauts.

D’abord, la méthode utilisée pour transmettre la couleur (N.T.S.C., Secam, P.A.L.) repose sur l’adjonction d’une sous-porteuse au signal de luminance, d’où des dégradations réciproques (couleurs parasites, pointillés); ce problème disparaît avec les systèmes M.A.C. Ensuite, le système de balayage à trames entrelacées introduit des scintillements sur les contours horizontaux, et la fréquence de trame égale à 50 hertz, largement utilisée dans le monde, donne par ailleurs naissance à un papillotement très visible lorsque l’écran est grand et lumineux (à la fréquence de 60 Hz, utilisée en Amérique et au Japon, le papillotement est nettement moins gênant, quoique décelable). Mais, surtout, l’image est inapte a être présentée en grandes dimensions, car dans ces conditions la netteté est très insuffisante par rapport à une projection optique (cinéma). En outre, il serait appréciable que le format de l’image soit alors plus large (rapport largeur à hauteur plus élevé).

Les progrès réalisés dans tous les domaines techniques de la télévision sont malheureusement loin de permettre d’en faire «une fenêtre ouverte sur le monde», en alignant ses caractéristiques sur les limites des capacités du système visuel. Il est cependant possible d’améliorer les performances de façon qu’une image de grande dimension (0,8 m², à la même distance d’observation que la télévision actuelle pour 0,2 m²) soit exempte des défauts énumérés plus haut.

Les travaux ont commencé dès 1968 au Japon, et le sujet a fait l’objet d’intenses discussions internationales après 1980. Un consensus s’est établi sur le principe d’un doublement de la résolution (soit un millier de lignes dans la hauteur d’image) et d’un format d’image 16/9 (au lieu de 4/3).

Le système japonais utilise (comme la télévision N.T.S.C.) des trames entrelacées par deux, à la fréquence de 60 hertz. L’image comporte au total 1 125 lignes, dont 1 035 visibles. Une gamme complète de matériels de production (caméras, magnétoscopes, équipements de studio) a été développée et est commercialement disponible, y compris des équipements numériques. La bande passante est de 25 à 30 mégahertz par voie rouge, verte ou bleue au niveau des sources, et des images d’une qualité remarquable sont encore obtenues avec 20 mégahertz de luminance et de 7 à 10 mégahertz pour les différences de couleurs. Enfin, il est possible de transférer l’image sur film 35 millimètres en conservant une qualité professionnelle.

La diffusion, contrairement à la télévision conventionnelle, doit comprimer la bande passante pour utiliser des canaux (satellite, vidéocassette) qui sont loin d’offrir une largeur de bande vidéo de 25 mégahertz. Le système dit Muse (pour Multiple SubNyquist Encoding) met en œuvre des traitements numériques complexes. Le principe consiste, après échantillonnage de l’image, à n’en transmettre qu’un échantillon sur quatre, ceux qui manquent étant restitués au récepteur par un traitement adaptatif qui permet de garder toute la finesse de l’image dans les parties fixes ou en faible mouvement tout en restituant correctement, mais avec moins de détails, les parties mobiles (l’œil est alors moins exigeant). La largeur de bande vidéo comprimée est de 8 mégahertz environ. La qualité de l’image, quoique moindre, reste attrayante.

On pourrait être tenté de conclure que, la télévision à haute définition étant au point, sa commercialisation et sa généralisation sont imminentes; il n’en est rien.

D’abord, malgré la relative maîtrise des techniques d’équipements de production, la crédibilité du téléviseur à haute définition reste à établir. On commercialise des tubes image de format 16/9 de grande taille (95 cm de diagonale), nécessaires pour garder aux images leur attrait, qui sont, malgré la grande maturité de la technologie utilisée, très lourds, encombrants et chers.

Ensuite, la notion de norme de télévision unique de la prise de vue à l’écran du téléspectateur n’est plus une obligation: il existe maintenant des degrés de liberté.

Enfin, la rentabilisation de l’énorme investissement que représente un service de télévision à haute définition (installations de production, canaux de diffusion, programmes) paraît problématique si un public restreint (à cause du prix du récepteur et de l’incompatibilité du parc déjà installé) doit seul la garantir.

Pour toutes ces raisons, le système japonais n’a pas emporté l’adhésion des instances internationales de normalisation (C.C.I.R.), même en tant que système de production, malgré les énormes pressions exercées à l’époque (1985-1986) par le Japon et, surtout, les États-Unis qui, en l’imposant au monde entier, pouvaient espérer rendre absolue et irréversible leur suprématie en matière de production. Une approche différente s’est fait jour, visant à permettre la diffusion compatible avec les récepteurs conventionnels déjà installés, et utilisant des normes de production moins spécifiques. Le développement est en cours de façon coordonnée en Europe et vise la diffusion compatible avec les systèmes M.A.C.: il s’agit du H.D.M.A.C.

Le H.D.M.A.C. part d’une représentation de l’image à la fréquence de trame de 50 hertz et comportant 1 250 lignes, ce qui permet d’en dériver un signal 625/50 M.A.C. directement visualisable par les récepteurs M.A.C. De plus, le haut de canal comporte les parties manquantes du spectre de l’image à haute définition, que le récepteur H.D.M.A.C. peut «déplier» grâce aux indications (données d’assistance) fournies par ailleurs par une voie numérique. Les principes sont en gros comparables à ceux du système japonais. Les normes de production prévoient une analyse de l’image sans entrelacement, ce qui double la quantité d’informations brute mais donne une plus grande souplesse de conversion, notamment pour le transfert sur film. Pour la visualisation au récepteur, des degrés de liberté existent et on pourra améliorer l’aspect de l’image selon la complexité de traitement consentie.

Actuellement, il est difficile de prédire quel sera le développement à court terme de la télévision à haute définition, le Japon a ouvert un service régulier sur satellite dans un système qu’il est le seul à prôner. Aux États-Unis, il est prévu d’introduire la haute définition directement sous forme numérique, et l’Europe prévoit une évolution progressive vers la haute définition à partir de 1995, à moins qu’une percée commerciale de vidéocassettes à haute définition ne vienne bousculer le jeu, dont les aspects techniques ne sont qu’une partie des données.

• 1913 dans l'usage sc.; en techn. v. 1925-1930; répandu apr. 1945; sens large « transmission de l'image à distance » 1900; de 1. télé- et vision

1 ♦ Ensemble des procédés et techniques employés pour la transmission des images instantanées d'objets fixes ou en mouvement, après analyse et transformation en ondes hertziennes. ⇒Fam. télé. Caméra de télévision, dans laquelle un objectif produit une image sur la cible photosensible d'un tube produisant un signal électrique qui est ensuite transmis, après amplification et modulation, au récepteur. ⇒ caméscope, vidéo. Station émettrice, station de réception de télévision. Télévision en couleur (NTSC, Pal, Secam). Satellite de télévision. Télévision en circuit fermé, par câble (⇒ câblodistribution, télédistribution) , à péage. Télévision haute définition. Télévision interactive : télédistribution avec voie de retour vidéo.

♢ Par ext. Ensemble des activités et des services assurant l'élaboration et la diffusion (par des techniques de transmission des images et des sons) d'informations et de spectacles, à un grand nombre de personnes; art et technique de mise en œuvre de ces programmes. Télévision publique, privée. Studios, plateaux de télévision. Chaîne, canal de télévision. Émission de télévision en direct ou en différé. Passer à la télévision, dans une émission. Programmes de télévision. Réalisateur, opérateur, cadreur, présentateur, scripte, annonceur, producteur de télévision. ⇒ téléaste. — Film pour la télévision. ⇒ téléfilm. — Télévision scolaire, médicale, etc.— (Au Québec) Télévision communautaire : temps de télévision et moyens de réalisation mis à la disposition de collectivités, de groupes, pour la présentation de certaines émissions.