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Article

1 - NUMÉRISATION DU SIGNAL VIDÉO

2 - QUANTIFICATION

  • 2.1 - Luminance
  • 2.2 - Chrominance

3 - FORMAT 4:2:2

4 - INTERFACE PARALLÈLE DE L’UER

5 - SÉRIALISATION DU FORMAT 4:2:2

6 - AUTRES FORMATS

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TE5330 v1

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Signal vidéo numérique

Auteur(s) : Guy BALESTRAT

Date de publication : 10 févr. 2001

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Auteur(s)

  • Guy BALESTRAT : Responsable de l’option Audiovisuel et Multimédia à l’École nationale supérieure des télécommunications (ENST)

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INTRODUCTION

La numérisation du signal vidéo s’est développée dans les années 1970 pour aboutir à la publication en 1982 de l’avis 601 du Comité consultatif international des radiocommunications (CCIR), devenu en 1995 la recommandation UIT-R BT.601-5 sur le format 4:2:2. Il est légitime de se demander les raisons pour lesquelles le signal vidéo a été numérisé puisque la qualité du signal analogique est remarquable.

Le numérique présente plusieurs avantages. Pour l’enregistrement, par exemple, le bruit augmente à chaque génération en analogique, ce qui n’est pas le cas en numérique. La qualité reste constante en transmission. Dans ces deux cas, il n’y a pas de dégradation. De plus, le numérique permet de nombreux effets spéciaux et corrections colorimétriques, qui devaient être faits à la source auparavant. Par exemple, depuis que les incrustations se font en numérique, le « bleu » a disparu des cheveux du présentateur de la météo.

Le numérique a d’abord trouvé des applications ponctuelles comme le TBC (Time Base Corrector) pour les magnétoscopes, puis il a été introduit dans les chaînes analogiques (exemple du mélangeur truqueur numérique de Thomson, commercialisé avec entrées et sorties analogiques), ce qui a permis de profiter de certains des avantages du numérique sans avoir à changer entièrement d’équipement. Le principe des îlots numériques dans une chaîne analogique faisait intervenir un nombre important de conversions analogique-numérique et numérique-analogique, avec les problèmes afférents à ces conversions. Pour pallier cela, la chaîne de traitement doit être entièrement numérique, ce qui a été réalisé par le format 4:2:2 pour la production, la diffusion étant encore majoritairement analogique avec les systèmes NTSC, PAL et SECAM.

Avec trois codages analogiques pour la diffusion, identifiés à deux standards différents (625 lignes 25 images par seconde avec les systèmes PAL et SECAM et 525 lignes 30 images par seconde avec le système NTSC − 29,97 exactement), le risque était grand de se trouver dans une situation identique pour le numérique. Nous verrons comment cela a été évité.

La première étape de cette uniformisation a été de définir la nature du signal à numériser. En effet, le signal vidéo couleur peut se présenter sous forme « composite » comme le NTSC, le PAL ou le SECAM, ou bien en « composantes », c’est-à-dire un signal de luminance et deux signaux de différences de couleurs. C’est cette dernière solution, beaucoup plus souple, qui a été retenue. Dès lors, il a fallu définir le rapport de qualité à établir entre les informations de luminance et celles des composantes de couleur.

Cet article présente successivement les caractéristiques de la numérisation du signal vidéo puis les spécificités des recommandations.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te5330


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6. Autres formats

  • Format 4:4:4

    Ce format correspond à la numérisation des trois primaires à la fréquence de 13,5 MHz chacune. C’est d’ailleurs le format utilisé pour le calcul de la luminance et des composantes de chrominance lorsque celui-ci est fait en numérique. Il peut donner le format 4:2:2.

  • Format 4:4:4:4

    Ce format est identique au 4:4:4 avec en plus un plan de découpe. Il est utilisé notamment en post-production et peut également donner le 4:2:2.

  • Format 4:2:0

    Ce format s’obtient à partir du 4:2:2. La luminance est inchangée, on conserve l’ensemble des échantillons. En ce qui concerne la chrominance, le même principe s’applique en vertical qu’en horizontal. Un échantillon sur deux en chrominance est retenu ; il s’obtient par filtrage entre deux lignes consécutives. Ce format est celui utilisé par MPEG-2 MP@ML pour les systèmes à 50 Hz et 625 lignes.

  • Format 4:1:1

    Ce format s’obtient à partir du 4:2:2. La luminance est inchangée et, contrairement au 4:2:0, pour lequel la définition verticale de la chrominance est divisée par deux, c’est ici la définition horizontale de la chrominance qui est divisée par deux. Ce principe se rapproche de celui des codages analogiques (NTSC, PAL, SECAM) pour lesquels la largeur de bande de la chrominance est le quart de celle de la luminance. Ce format est celui utilisé par MPEG-2 MP@ML pour les systèmes à 60 Hz et 525 lignes.

  • Format 4:2:2:4

    Ce format est identique au 4:2:2 et présente, comme le 4:4:4:4, un plan de découpe. Il est utilisé en postproduction.

  • Format SIF

    Le SIF (source intermediate format), tout comme le format 4:2:2, est supporté par les standards à 525 lignes et 29,97 images par seconde, et 625 lignes et 25 images par seconde. Les résolutions sont respectivement de 260 × 240 et 360 × 288. En réalité, la résolution du format 4:2:2 est divisée par 4 (2 dans chacune des deux directions spatiales) ; en temporel, il y a suppression d’une trame sur deux, ce qui en fait un système progressif.

  • Format CIF

    Le CIF (commun intermediate format) est un format commun au standard américain auquel il emprunte la définition temporelle et au standard européen auquel il emprunte la définition...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DELMAS (J.-P.) -   Éléments de théorie du signal : les signaux déterministes  -  . 1991 Ellipses.

  • (2) - RÉMY (M.), POUYFÉRIÉ (A.), GRÉGEOIS (J.) -   Notions fondamentales de colorimétrie  -  . Télévision, n 165, Société des éditions radio.

  • (3) - GOUSSOT (L.) -   La télévision monochrome et en couleurs  -  . 1972 Coll. technique de l’ORTF, Eyrolles.

  • (4) - RUMSEY (F.) et WATKINSON (J.), trad. de BOURRE (J.-P.) -   Les Interfaces Numériques  -  . 1998 Eyrolles. The Book : An engineer’s guide to digital transition. N Vision. The video engineer’s guide to digital audio. N Vision.

  • (5) - BENOÎT (H.) -   La Télévision Numérique, les principes du système européen DVB  -  . 2e éd., 1998 Dunod.

  • (6) - BOUKELIF (A.) -   Techniques...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • Compression des données. Compression d’images

  • Organisations internationales de télécommunications

1 Recommandations

UIT-R BT 601-5 oct. 1995 Paramètres de codage en studio de la télévision numérique pour des formats standards d’image 4:3 (normalisé) et 16:9 (écran panoramique)

UIT-R BT 656-4 fév. 1998 Interface pour les signaux vidéo numériques en composantes dans les systèmes de télévision à 525 lignes et 625 lignes fonctionnant au niveau 4:2:2 de la recommandation UIT-R BT 601 (partie A)

UIT-R BT 799-3 fév. 1998 Interface pour les signaux vidéo numériques en composantes dans les systèmes de télévision à 525 lignes et 625 lignes fonctionnant au niveau 4:4:4 de la recommandation UIT-R BT 601 (partie A)

HAUT DE PAGE

2 Organismes

 

 

Union internationale des télécommunications - Secteur des radiocommunications UIT-R http://www.itu.int/ITU-R/index-fr.html

Union européenne de radiodiffusion UER

HAUT DE PAGE

3 Constructeurs et fabricants

Thomson Broadcast http://www.thomsonbroadcast.com

Sonyhttp://bpgprod.sel.sony.com

Philips http://www.broadcast-philips.com

Barcohttp://www.barco.com

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