Signal vidéo

Signal vidéo contenant les informations de synchronisation et d'intensité

Dans le cas d'un écran, l'affichage se fait par balayage d'un faisceau électronique. L'intensité, la luminosité du point est proportionnelle à la tension du signal électrique (il s'agit en fait d'une loi affine) : le noir correspond à une tension de 0,339 V et le blanc à une tension de 1,073 V.

Les signaux de synchronisation sont des pics vers le bas ou vers le haut, entre les tensions 0 V et 0,3 V (donc inférieure au niveau du noir).

Dans les dispositifs d'affichage à matrice (écrans à cristaux liquides et vidéoprojecteurs monotube), l'affichage ne se fait pas par balayage. Le signal vidéo correspond alors à une transmission en série des points de l'image ; les signaux de synchronisation indiquent le début de l'image et le début de la ligne.

Signal de synchronisation en début de ligne

Les impulsions de synchronisation sont des signaux rectangulaires, d'une hauteur de 0,3 V, vers le haut ou vers le bas, et d'une largeur de 2,35 à 5 µs. La décroissance n'est pas une marche parfaite, mais présente une croissance/décroissance d'environ 0,15 µs ; ainsi, pour une impulsion de 5 µs, la durée entre les mi-pentes ascendantes et descendantes est de 4,7 µs.

La fin d'une ligne comporte 2 µs de « sous-noir » (signal à 0,3 V), puis vient le signal de synchronisation à 0 V qui indique que le téléviseur doit faire revenir le spot en début de ligne ; ce signal dure 5 µs. Suit un palier de sous-noir (0,3 V) de 5 µs, qui est le temps nécessaire au spot pour revenir en début de ligne. Le tout dure donc 12 µs.

Une ligne dure 64 µs, on a donc 52 µs de signal et 12 µs de synchronisation et retour de spot.

transition entre deux trames

La transition entre deux trames comporte les trois phases :

• le signal de pré-égalisation, ou égalisation avant ;
• le signal top de synchronisation de trame, ou top-trame ;
• le signal de post-égalisation, ou égalisation arrière.

Chaque étape dure 2,5 lignes, soit 160 µs. Cette séquence correspond donc à 7,5 lignes ; pour le système européen à 50 Hz, elle dure 480 µs. La demie ligne est nécessaire pour le balayage entrelacé : une trame impaire commence à la moitié d'une ligne et se termine à la fin d'une ligne, et une trame paire commence au début d'une ligne et se termine à la moitié d'une ligne.

La pré- et la post-égalisation se composent d'une ligne de base à 0,3 V (sous-noir), avec 5 impulsions vers le bas à 0 V, d'une durée de 2 µs chacune et espacées de 30 µs ; il y a donc deux impulsions par ligne (une ligne faisant 64 µs).

Le top-trame a lui une ligne de base à 0 V, et comporte 5 impulsions vers le haut à 0,3 V, larges de 5 µs et espacées de 27 µs, soit deux impulsions par ligne.

Nota : Ces valeurs sont conformes au standard RS170A connu sous le nom de Ntsc (décollage du noir à 7,5 IRE). Pour les autres normes, le noir image et le palier de blanking sont confondus et se situent à 0,300 V.

Le niveau de luminosité est mesuré en IRE (de Institute of Radio Engineers (en)) : 0 IRE correspond au noir (donc 0,37 V) et 100 IRE correspond au blanc (donc 1 V), l'IRE est le « pourcentage de luminosité ». Le niveau de luminosité en IRE N_IRE est donc reliée à l'intensité du signal U en volts par :

• N_IRE = (U - 0,37)×100/0,63 ;
• U = 0,37 + N_IRE×0,63/100.

Un incrément de 1 IRE correspond donc à un incrément de 0,0063 V, soit 6,3 mV.

Les niveaux de synchronisation (0 et 0,3 V) se trouvent ainsi à -59 IRE et -11 IRE.

Lorsque l'image est d'origine numérique (par exemple DVD ou télévision numérique), alors la plus faible variation de tension correspond au bit de poids faible ; on appelle LSB (pour least significant bit) cette variation de tension minimale. Si un point est codé sur N bits et que la plage maximale de tension est ΔV, on a :

LSB = ΔV/2^N.

Par exemple, pour une quantification de 8 bits par pixel (l'échelle des gris comporte 256 niveaux), on a :

LSB = 0,63/2⁸ = 0,0025 V = 2,5 mV

soit

1 LSB = 0,67 IRE

1 IRE = 1,5 LSB

Pour une quantification à 12 bits par pixel (l'échelle des gris comporte 4 096 niveaux, par exemple H.264 High 4:4:4) :

LSB = 0,63/2¹² = 0,000 15 V = 0,15 mV

soit

1 LSB = 0,042 IRE

1 IRE = 24 LSB

Dans le cas d'un signal couleur, il faut trois informations d'intensité :

• soit trois canaux rouge/vert/bleu (RVB) ; dans ce cas-là, il faut un connecteur par signal ; on a en fait trois signaux noir et blanc ;
• soit un canal luminance et deux canaux chrominance (système YUV) ; contrairement au signal RVB, ce signal est compatible avec le noir et blanc (seule la luminance est alors exploitée).

Le signal vidéo composite est un signal unique mixant la luminance et les chrominances : le signal final est obtenu à partir d'un signal porteur (d'environ 3 à 5 MHz) modulé en modulation de fréquence (SECAM) ou bien en amplitude et en phase (PAL, NTSC). On peut lui ajouter le signal du son de la même manière.

On peut à l'inverse travailler avec deux signaux, un pour la luminance et un pour la chrominance. On parle alors de vidéo à composantes séparées ou S-video.

• Télévision amateur : standards, Radio-REF
• Le signal vidéo, page personnelle du radioamateur F5AD

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