Normes
Télévision haute définition (TVHD) - Formats natifs, paramètres, normes, conversion

TE5680 v1 Article de référence

Normes
Télévision haute définition (TVHD) - Formats natifs, paramètres, normes, conversion

Auteur(s) : Jacques GAUDIN, Jean-Noël GOUYET, Francis MAHIEU

Date de publication : 10 août 2010 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Historique et domaines

2 - Formats et paramètres natifs de la vidéo numérique HD

2.1 - Colorimétrie (ce qui est mesuré… et reproduit)

Tableau 1 Tableau 2
2.2 - Échantillonnage (nombre de mesures)

Tableau 3
2.3 - Quantification (précision de la mesure)
2.4 - Codage (représentation des résultats de mesure)
2.5 - Comparaison de paramètres

Tableau 4 Tableau 5 Tableau 6 Tableau 7
2.6 - Au-delà de la TVHD

3 - Normes

3.1 - ATSC

Tableau 8
3.2 - SMPTE 274M et 296M

Tableau 9
3.3 - ITU-R BT 709

Tableau 10 Tableau 11

4 - Conversion de paramètres natifs

4.1 - …

Tableau 12
4.2 - Conversion …

5 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

RÉSUMÉ

La télévision propose maintenant depuis plusieurs décennies la haute définition (HD), se plaçant ainsi entre la vidéo SD et le cinéma numérique. Les paramètres normalisés à l'origine de la télévision noir et blanc puis couleur (composantes luminance/chrominance, sous-échantillonnage chrominance, analyse/ affichage en entrelacé...) se voient donc complétés avec des paramètres issus de l'informatique (analyse/affichage en progressif) et du cinéma (24 images/s). Cet article traite des formats et paramètres natifs de la vidéo numérique, ainsi que les normes et conversions correspondantes.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

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Auteur(s)

Jacques GAUDIN : Diplômé de l'École nationale supérieure Louis Lumière - Responsable de la filière Image des formations de l'Institut national de l'audiovisuel (Ina SUP)
Jean-Noël GOUYET : Ingénieur-formateur en techniques et systèmes numériques télévision et multimédia - Ancien chargé d'études à la Direction de la Recherche de l'Ina
Francis MAHIEU : Formateur en techniques Vidéo numérique à Ina SUP

INTRODUCTION

Les images haute définition (HD) sont maintenant proposées par la télévision, c'est la TVHD (télévision haute définition). Initiée en analogique au milieu des années 1980 par les Japonais, puis par les Européens, provisoirement abandonnée, la TVHD ne redémarrera vraiment qu'avec le projet de télévision numérique aux États-Unis. Ce processus aboutira à des normes internationales au milieu des années 1990.

Ce dossier constitue non seulement une mise à jour du dossier [TE 5 674] paru en février 2004 « Images haute définition : entre cinéma numérique et télévision HD », mais le complète par une présentation fonctionnelle et technique détaillée de toute la chaîne de télévision HD. Il est composé de trois parties :

une première partie concerne les formats. Dans ce 1^er document [TE 5 680], sont décrits les paramètres natifs des images produites par la TVHD et les normes correspondantes. Le document suivant [TE 5 681] détaille les formats de compression, permettant de réduire le débit de la vidéo numérique HD, rendant ainsi possible la captation, le transport, le stockage, l'émission et la réception des images HD, dans le monde de la télévision. Il présente aussi le problème de l'encapsulation des images HD en format-conteneur de fichier de données ou en format de transport ;
une 2^e partie, composée de trois documents, exposera les principales fonctions de captation/enregistrement, de montage [TE 5 682], de diffusion et de distribution [TE 5 683], d'affichage et d'évaluation de la qualité des images HD [TE 5 684], « from glass to glass », depuis le verre de l'objectif de la caméra jusqu'au verre de l'écran plat ;
la 3^e partie mettra en relief une composante importante de la TVHD, le son multicanal [TE 5 685].

De nombreux termes et le texte de certaines figures ont été conservés en anglais, de manière à faciliter la lecture et l'utilisation de documents techniques.

Pour permettre une lecture autonome de chaque document du dossier, une liste d'abréviations et d'acronymes est incluse à la fin de chacun (cf. tableau 13). De nombreuses références [indexées entre crochets dans le corps du texte], ainsi que des listes de normes, standards et recommandations [également indiqués entre crochets dans le corps du texte] ainsi que des organismes correspondants, sont jointes dans le document « Pour en savoir plus » [Doc. TE 5 680].

Les figures de ce dossier sont consultables en couleurs dans la version électronique en ligne.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te5680

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Conversion de paramètres natifs

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3. Normes

Toutes les normes mentionnées dans la section qui suit, sont inclues dans la liste présente dans le document annexe Pour en savoir plus [Doc. TE 5 680].

Après des années d'incompatibilité entre les premiers standards TVHD japonais (1 035 lignes actives), Américains et Européens (1 152 lignes actives) le consensus se réalise petit à petit sur le format d'Image Commun CIF (Common Image Format ) avec 1920 × 1080 pixels carrés, puis le Débit Numérique Commun CDR (Common Data Rate ) ce qui permet l'emploi d'une même fréquence d'échantillonnage de 74,25 MHz pour la luminance. Rappelons que le consensus avait déjà été réalisé pour le rapport de format d'image 16:9 qui avait remplacé le rapport original 5:3 de la TVHD japonaise développée par la NHK.

CIF et CDR

Le premier format HD fut le 1 125 lignes (1 035 lignes actives) de la NHK. Ce format comprenait déjà 1920 pixels par ligne, mais il n'était compatible ni avec le 525 lignes ni avec le 625 lignes. En Europe nous avions choisi 1 250 lignes au total (1 152 actives) pour des raisons de compatibilité avec le 625 lignes. Après de longues discussions entre Japonais et Américains, le pixel carré est rapidement devenu incontournable, c'est ainsi que le 1 080 lignes est né de la décision américaine. En Europe, il nous a été impossible de soutenir plus longtemps les 1 152 lignes actives, qui ne pouvait avoir de pixels carrés qu'avec 2048 pixels, donc rapidement nous nous sommes ralliés au format commun CIF 1920 pixels actifs par ligne × 1 080 lignes actives par image (cf. figure 30). Par homogénéisation avec la norme ITU-R BT 601, le passage en 16/9 donne : 720 × 3/4 × 16/9 = 960. Cette définition horizontale est ensuite doublée : 960 × 2 = 1920 pixels. Le ratio étant de 16/9 la définition verticale est donc de : 960 × 9/16 = 1 080 lignes.

Ci-dessus : Pourquoi le format CIF $1920 \times 1080$ ?

Il ne restait plus qu'à résoudre le problème de la fréquence d'échantillonnage : l'Europe travaillait...

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