Télévision haute définition

La télévision haute définition ( HD ou HDTV ) décrit un système de télévision offrant une résolution d’image sensiblement plus élevée que la génération précédente de technologies. Le terme est utilisé depuis 1936, ^[1] plus récemment, il fait référence à la génération suivant la télévision à définition standard (SDTV), souvent abrégée en HDTV ou HD-TV . Il s’agit du format vidéo standard de facto actuellement utilisé dans la plupart des diffusions : télévision hertzienne , télévision par câble , télévision par satellite et disques Blu-ray .

Formats

La TVHD peut être transmise sous différents formats :

• 720p (1280 pixels horizontaux × 720 lignes) : 921 600 pixels
• Balayage entrelacé 1080i (1920×1080) : 1 036 800 pixels (~1,04 MP).
• Balayage progressif 1080p (1920×1080) : 2 073 600 pixels (~2,07 MP).
  • Certains pays utilisent également une résolution CEA non standard, telle que 1440 × 1080i : 777 600 pixels (~0,78 MP) par champ ou 1 555 200 pixels (~1,56 MP) par image

Lorsqu’elle est transmise à deux mégapixels par image, la TVHD fournit environ cinq fois plus de pixels que la SD (télévision à définition standard). La résolution accrue offre une image plus claire et plus détaillée. De plus, le balayage progressif et les fréquences d’images plus élevées donnent une image avec moins de scintillement et un meilleur rendu des mouvements rapides. ^[2] La TVHD telle qu’elle est connue aujourd’hui a commencé à diffuser officiellement en 1989 au Japon, sous le système analogique MUSE / Hi-Vision. ^[3] La TVHD a été largement adoptée dans le monde à la fin des années 2000. ^[4]

Histoire

Le terme haute définition décrivait autrefois une série de systèmes de télévision originaires d’août 1936; cependant, ces systèmes n’étaient qu’en haute définition par rapport aux systèmes antérieurs basés sur des systèmes mécaniques avec aussi peu que 30 lignes de résolution. La concurrence continue entre les entreprises et les nations pour créer une véritable “HDTV” s’est étendue sur tout le 20e siècle, chaque nouveau système devenant de plus haute définition que le précédent. Dans les années 2010, cette course s’est poursuivie avec les systèmes 4K , 5K et 8K .

Le service britannique de télévision haute définition a commencé les essais en août 1936 et un service régulier le 2 novembre 1936 en utilisant à la fois le balayage séquentiel (mécanique) Baird 240 lignes (plus tard rebaptisé à tort “ progressif ”) et le (électronique) Marconi-EMI 405 systèmes entrelacés de lignes . Le système Baird a été abandonné en février 1937. ^[1] En 1938, la France a suivi avec son propre système à 441 lignes , dont des variantes ont également été utilisées par un certain nombre d’autres pays. Le système américain NTSC 525 lignes a rejoint en 1941. En 1949, la France a introduit une norme de résolution encore plus élevée à 819 lignes, un système qui aurait dû être en haute définition même selon les normes d’aujourd’hui, mais qui n’était que monochrome et les limitations techniques de l’époque l’empêchaient d’atteindre la définition dont il aurait dû être capable. Tous ces systèmes utilisaient l’ entrelacement et un format d’image 4:3sauf le système à 240 lignes qui était progressif (en fait décrit à l’époque par le terme techniquement correct «séquentiel») et le système à 405 lignes qui a commencé en 5: 4 et est ensuite passé à 4: 3. Le système 405 lignes a adopté l’idée révolutionnaire (à l’époque) du balayage entrelacé pour surmonter le problème de scintillement du 240 lignes avec sa fréquence d’images de 25 Hz. Le système à 240 lignes aurait pu doubler sa fréquence d’images, mais cela aurait signifié que la bande passante du signal transmis aurait doublé, une option inacceptable car la bande passante de la bande de base vidéo ne devait pas dépasser 3 MHz.

Les émissions en couleur ont commencé avec un nombre de lignes similaire, d’abord avec le système de couleurs US NTSC en 1953, qui était compatible avec les systèmes monochromes antérieurs et avait donc les mêmes 525 lignes par image. Les normes européennes n’ont suivi que dans les années 1960, lorsque les systèmes de couleurs PAL et SECAM ont été ajoutés aux émissions monochromes à 625 lignes.

La NHK (Japan Broadcasting Corporation) a commencé à mener des recherches pour “déverrouiller le mécanisme fondamental des interactions vidéo et sonores avec les cinq sens humains” en 1964, après les Jeux olympiques de Tokyo. NHK a entrepris de créer un système HDTV qui a fini par obtenir des scores beaucoup plus élevés dans les tests subjectifs que le NTSC précédemment surnommé “HDTV”. Ce nouveau système, NHK Color, créé en 1972, comprenait 1125 lignes, un format d’image 5:3 et un taux de rafraîchissement de 60 Hz. La Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE), dirigée par Charles Ginsburg, est devenue l’autorité de test et d’étude de la technologie HDTV sur le théâtre international. SMPTE testerait les systèmes HDTV de différentes entreprises sous tous les angles imaginables, mais le problème de la combinaison des différents formats a tourmenté la technologie pendant de nombreuses années.

Il y avait quatre grands systèmes HDTV testés par SMPTE à la fin des années 1970, et en 1979, un groupe d’étude SMPTE a publié A Study of High Definition Television Systems :

• Monochrome EIA : format d’image 4:3, 1023 lignes, 60 Hz
• Couleur NHK : format d’image 5:3, 1125 lignes, 60 Hz
• Monochrome NHK : format d’image 4:3, 2 125 lignes, 50 Hz
• Couleur BBC : format d’image 8:3, 1501 lignes, 60 Hz ^[5]

Depuis l’adoption formelle des modes de transmission HDTV grand écran de la Diffusion vidéo numérique (DVB) entre le milieu et la fin des années 2000 ; les systèmes NTSC (et PAL-M ) à 525 lignes , ainsi que les systèmes européens PAL et SECAM à 625 lignes , sont désormais considérés comme des systèmes de télévision à définition standard .

Systèmes analogiques

Les premières émissions de TVHD utilisaient la technologie analogique , mais aujourd’hui, elles sont transmises numériquement et utilisent la compression vidéo .

En 1949, la France a commencé ses transmissions avec un système de 819 lignes (avec 737 lignes actives). Le système était uniquement monochrome et n’était utilisé que sur VHF pour la première chaîne de télévision française. Il a été arrêté en 1983.

En 1958, l’ Union soviétique a développé Тransformator ( russe : Трансформатор , signifiant transformateur ), le premier système de télévision haute résolution (définition) capable de produire une image composée de 1 125 lignes de résolution visant à fournir une téléconférence pour le commandement militaire. C’était un projet de recherche et le système n’a jamais été déployé ni par l’armée ni par la radiodiffusion grand public. ^[6]

En 1986, la Communauté européenne a proposé HD-MAC , un système de TVHD analogique avec 1 152 lignes. Une manifestation publique a eu lieu pour les Jeux olympiques d’été de 1992 à Barcelone. Cependant, le HD-MAC a été abandonné en 1993 et ​​​​le projet de Diffusion vidéo numérique (DVB) a été formé, qui prévoyait le développement d’une norme HDTV numérique. ^[7]

Japon

En 1979, le radiodiffuseur public japonais NHK a développé pour la première fois la télévision grand public haute définition avec un format d’affichage de 5:3. ^[8] Le système, connu sous le nom de Hi-Vision ou MUSE après son codage d’échantillonnage sous-Nyquist multiple (MUSE) pour coder le signal, nécessitait environ deux fois la bande passante du système NTSC existant mais fournissait environ quatre fois la résolution (1035i/1125 lignes). En 1981, le système MUSE a été démontré pour la première fois aux États-Unis, en utilisant le même format d’image 5:3 que le système japonais. ^[9] Après avoir visité une démonstration de MUSE à Washington, le président américain Ronald Reagan a été impressionné et a officiellement déclaré que c’était “une question d’intérêt national” d’introduire la TVHD aux États-Unis.^[10] NHK a enregistré les Jeux olympiques d’été de 1984 avec une caméra Hi-Vision, pesant 40 kg. ^[11]

Les émissions de test par satellite ont commencé le 4 juin 1989, les premiers programmes quotidiens haute définition au monde, ^[12] avec des tests réguliers commençant le 25 novembre 1991, ou “Hi-Vision Day” – daté exactement pour faire référence à ses 1 125 lignes résolution. ^[13] La diffusion régulière de BS -9ch a commencé le 25 novembre 1994, qui a comporté la programmation commerciale et NHK.

Plusieurs systèmes ont été proposés comme nouvelle norme pour les États-Unis, y compris le système japonais MUSE, mais tous ont été rejetés par la FCC en raison de leurs exigences de bande passante plus élevées. À cette époque, le nombre de chaînes de télévision augmentait rapidement et la bande passante posait déjà problème. Une nouvelle norme devait être plus efficace, nécessitant moins de bande passante pour la TVHD que le NTSC existant.

Diminution des systèmes HD analogiques

La normalisation limitée de la TVHD analogique dans les années 1990 n’a pas conduit à l’adoption mondiale de la TVHD car les contraintes techniques et économiques de l’époque ne permettaient pas à la TVHD d’utiliser des bandes passantes supérieures à la télévision normale. Les premières expériences commerciales de TVHD, telles que MUSE de NHK, nécessitaient plus de quatre fois la bande passante d’une diffusion en définition standard. Malgré les efforts déployés pour réduire la TVHD analogique à environ deux fois la bande passante de la SDTV, ces formats de télévision n’étaient toujours distribuables que par satellite. En Europe également, la norme HD-MAC n’était pas considérée comme techniquement viable. ^{[14] [15]}

De plus, l’enregistrement et la reproduction d’un signal HDTV constituaient un défi technique important dans les premières années de la TVHD ( Sony HDVS ). Le Japon est resté le seul pays à réussir la diffusion publique de la TVHD analogique, avec sept diffuseurs partageant une seule chaîne. ^{[ citation nécessaire ]}

Cependant, le système Hi-Vision / MUSE a également rencontré des problèmes commerciaux lors de son lancement le 25 novembre 1991. Seuls 2 000 téléviseurs HDTV ont été vendus à ce jour, plutôt que l’estimation enthousiaste de 1,32 million. Les ensembles Hi-Vision étaient très chers, jusqu’à 30 000 $ US chacun, ce qui a contribué à sa faible adaptation aux consommateurs. ^[16] Un magnétoscope Hi-Vision de NEC sorti à Noël s’est vendu au détail pour 115 000 $ US. En outre, les États-Unis considéraient Hi-Vision/MUSE comme un système obsolète et avaient déjà clairement indiqué qu’ils développeraient un système entièrement numérique. ^[17]Les experts pensaient que le système commercial Hi-Vision de 1992 était déjà éclipsé par la technologie numérique développée aux États-Unis depuis 1990. Il s’agissait d’une victoire américaine contre les Japonais en termes de domination technologique. ^[18] Au milieu de 1993, les prix des récepteurs atteignaient encore 1,5 million de yens (15 000 dollars). ^[19]

Le 23 février 1994, un administrateur de radiodiffusion de premier plan au Japon a admis l’échec de son système de télévision haute définition analogique, affirmant que le format numérique américain serait plus probablement une norme mondiale. ^[20] Cependant, cette annonce a suscité des protestations de colère de la part des radiodiffuseurs et des entreprises électroniques qui ont investi massivement dans le système analogique. En conséquence, il a repris sa déclaration le lendemain en disant que le gouvernement continuerait à promouvoir Hi-Vision/MUSE. ^[21] Cette année-là, NHK a commencé le développement de la télévision numérique dans une tentative de rattraper l’Amérique et l’Europe. Cela a abouti au format ISDB . ^[22] Le Japon a lancé la diffusion numérique par satellite et HDTV en décembre 2000. ^[11]

Essor de la compression numérique

La télévision numérique haute définition n’était pas possible avec la vidéo non compressée , qui nécessite une bande passante supérieure à 1 Gbit/s pour la vidéo numérique HD de qualité studio . ^{[23] [24]} La TVHD numérique a été rendue possible par le développement de la compression vidéo par transformée en cosinus discrète (DCT) . ^{[25] [23]} Le codage DCT est une technique de compression d’image avec perte qui a été proposée pour la première fois par Nasir Ahmed en 1972, ^[26] et a ensuite été adaptée en un algorithme DCT à compensation de mouvement pour les Normes de codage vidéo comme les formats H.26x à partir de 1988 et les formats MPEG à partir de 1993. ^{[27] [28]} La compression DCT à compensation de mouvement réduit considérablement la quantité de bande passante requise pour un signal de télévision numérique. ^{[23] [29]} En 1991, il avait atteint des taux de compression de données de 8: 1 à 14: 1 pour une transmission HDTV de qualité quasi studio, jusqu’à 70–140 Mbit / s . ^[23] Entre 1988 et 1991, la compression vidéo DCT a été largement adoptée comme Norme de codage vidéo pour les implémentations de TVHD, permettant le développement de la TVHD numérique pratique. ^{[23] [25] [30]} Dynamiquela mémoire à accès aléatoire ( DRAM ) a également été adoptée comme mémoire à semi-conducteur framebuffer , avec l’augmentation de la fabrication de l’ industrie des semi-conducteurs DRAM et la réduction des prix importants pour la commercialisation de la TVHD. ^[30]

Depuis 1972, le secteur des télécommunications radio de l’Union internationale des télécommunications ( UIT-R ) travaille à la création d’une recommandation mondiale pour la TVHD analogique. Ces recommandations ne correspondaient toutefois pas aux bandes de diffusion susceptibles d’atteindre les particuliers. La normalisation du MPEG-1 en 1993 a conduit à l’acceptation des recommandations ITU-R BT.709 . ^[31] En prévision de ces normes, l’organisation Digital Video Broadcasting (DVB) a été créée. C’était une alliance de radiodiffuseurs, de fabricants d’électronique grand public et d’organismes de réglementation. Le DVB élabore et approuve des spécifications qui sont formellement normalisées par l’ ETSI . ^[32]

DVB a d’abord créé la norme pour la télévision numérique par satellite DVB-S , la télévision numérique par câble DVB-C et la télévision numérique terrestre DVB-T . Ces systèmes de diffusion peuvent être utilisés à la fois pour la SDTV et la HDTV. Aux États-Unis, la Grande Alliance a proposé l’ ATSC comme nouvelle norme pour la SDTV et la HDTV. ATSC et DVB étaient tous deux basés sur la norme MPEG-2 , bien que les systèmes DVB puissent également être utilisés pour transmettre de la vidéo en utilisant les normes de compression AVC H.264/MPEG-4 plus récentes et plus efficaces. Le point commun à toutes les normes DVB est l’utilisation de techniques de modulation hautement efficaces pour réduire davantage la bande passante, et avant tout pour réduire les exigences en matière de matériel de récepteur et d’antenne. ^{[citation nécessaire ]}

En 1983, le secteur des radiocommunications de l’Union internationale des télécommunications (UIT-R) a créé un groupe de travail (IWP11/6) dans le but d’établir une norme internationale unique de TVHD. L’un des problèmes les plus épineux concernait un taux de rafraîchissement image/champ approprié, le monde s’étant déjà scindé en deux camps, 25/50 Hz et 30/60 Hz, en grande partie en raison des différences de fréquence du secteur . Le groupe de travail IWP11 / 6 a examiné de nombreux points de vue et tout au long des années 1980 a servi à encourager le développement dans un certain nombre de domaines de traitement numérique vidéo, notamment la conversion entre les deux principales fréquences d’images / trame à l’aide de vecteurs de mouvement , ce qui a conduit à de nouveaux développements dans d’autres domaines. Bien qu’une norme HDTV complète n’ait finalement pas été établie, un accord sur le format d’image a été atteint. ^{[citation nécessaire ]}

Initialement, le format d’image 5: 3 existant avait été le principal candidat mais, en raison de l’influence du cinéma grand écran, le format d’image 16: 9 (1,78) est finalement apparu comme un compromis raisonnable entre 5: 3 (1,67) et le 1,85 commun. format cinéma grand écran. Un rapport d’aspect de 16: 9 a été dûment convenu lors de la première réunion du groupe de travail IWP11 / 6 à l’établissement de recherche et développement de la BBC à Kingswood Warren. La recommandation ITU-R ITU-R BT.709-2 (« Rec. 709 ») qui en résulte comprend le format d’image 16:9, une colorimétrie spécifiée et les modes de balayage 1080i (1 080 lignes de résolution activement entrelacées ) et 1080p (1 080lignes progressivement balayées ). Les essais britanniques Freeview HD ont utilisé MBAFF , qui contient à la fois du contenu progressif et entrelacé dans le même encodage. ^{[ citation nécessaire ]}

Il inclut également le format de numérisation alternatif 1440 × 1152 HDMAC . (Selon certains rapports, un format de 750 lignes (720p) (720 lignes progressivement balayées) a été considéré par certains à l’UIT comme un format de télévision amélioré plutôt qu’un véritable format HDTV, ^[33] et n’a donc pas été inclus, bien que Les systèmes 1920 × 1080i et 1280 × 720p pour une gamme de fréquences d’images et de champs ont été définis par plusieurs normes américaines SMPTE .) ^{[ citation nécessaire ]}

Première diffusion HDTV aux États-Unis

La technologie HDTV a été introduite aux États-Unis au début des années 1990 et officialisée en 1993 par la Digital HDTV Grand Alliance , un groupe de sociétés de télévision, d’équipements électroniques et de communications composé d ‘ AT&T Bell Labs , General Instrument , Philips , Sarnoff , Thomson , Zenith et le Massachusetts Institute of Technology . Les essais sur le terrain de la TVHD sur 199 sites aux États-Unis ont été achevés le 14 août 1994. ^[34] La première émission publique de TVHD aux États-Unis a eu lieu le 23 juillet 1996, lorsque la station de télévision de Raleigh, en Caroline du Nord , WRAL-HDa commencé à diffuser à partir de la tour existante de WRAL-TV au sud-est de Raleigh, remportant une course pour être le premier avec la station modèle HD à Washington, DC , qui a commencé à diffuser le 31 juillet 1996 avec l’indicatif WHD-TV, basé sur les installations de NBC possède et exploite la station WRC-TV . ^{[35] [36] [37]} Le système HDTV de l’American Advanced Television Systems Committee (ATSC) a eu son lancement public le 29 octobre 1998, lors de la couverture en direct de la mission de retour de l’astronaute John Glenn dans l’espace à bord de la navette spatiale Discovery. . ^[38]Le signal a été transmis d’un océan à l’autre et a été vu par le public dans les centres scientifiques et d’autres théâtres publics spécialement équipés pour recevoir et afficher l’émission. ^{[38] [39]}

Émissions européennes de TVHD

Entre 1988 et 1991, plusieurs organisations européennes travaillaient sur des Normes de codage vidéo numérique basées sur la transformée en cosinus discrète (DCT) pour la SDTV et la HDTV. Le projet EU 256 du CMTT et de l’ETSI, ainsi que les recherches du radiodiffuseur italien RAI , ont développé un codec vidéo DCT qui diffuse une transmission HDTV de qualité quasi studio à environ 70–140 Mbit/s . ^{[23] [40]} Les premières transmissions HDTV en Europe, bien que non directes à domicile, ont commencé en 1990, lorsque RAI a diffusé la Coupe du Monde de la FIFA 1990 en utilisant plusieurs technologies HDTV expérimentales, y compris le codec numérique EU 256 basé sur DCT, ^{[ 23]} le mixte analogique-numériquetechnologie HD-MAC et la technologie analogique MUSE . Les matchs ont été diffusés dans 8 cinémas en Italie, où le tournoi a été joué, et 2 en Espagne. La connexion avec l’Espagne s’est faite via la liaison satellite Olympus de Rome à Barcelone , puis avec une connexion par fibre optique de Barcelone à Madrid . ^{[41] [42]} Après quelques transmissions HDTV en Europe, la norme a été abandonnée en 1993, pour être remplacée par un format numérique de DVB . ^[43]

Les premières diffusions régulières ont commencé le 1er janvier 2004, lorsque la société belge Euro1080 a lancé la chaîne HD1 avec le traditionnel Concert du Nouvel An à Vienne . Les transmissions de test étaient actives depuis l’exposition IBC en septembre 2003, mais l’émission du Nouvel An a marqué le lancement officiel de la chaîne HD1 et le début officiel de la TVHD directe à domicile en Europe. ^[44]

Euro1080, une division de l’ancienne société belge de services de télévision Alfacam, aujourd’hui en faillite, a diffusé des chaînes de TVHD pour sortir de l’impasse paneuropéenne “pas d’émissions HD signifie pas d’achat de téléviseurs HD signifie pas d’émissions HD…” et relancer l’intérêt de la TVHD en Europe. ^[45] La chaîne HD1 était initialement gratuite et comprenait principalement des événements sportifs, dramatiques, musicaux et autres événements culturels diffusés avec une bande sonore multilingue sur un horaire glissant de 4 ou 5 heures par jour. ^{[ citation nécessaire ]}

Ces premières diffusions HDTV européennes utilisaient le format 1080i avec compression MPEG-2 sur un signal DVB-S du satellite Astra 1H de SES . Les transmissions Euro1080 ont ensuite été remplacées par la compression MPEG-4 / AVC sur un signal DVB-S2 conformément aux chaînes de diffusion ultérieures en Europe. ^{[ citation nécessaire ]}

Malgré des retards dans certains pays ^[46] , le nombre de chaînes et de téléspectateurs HD européens a augmenté régulièrement depuis les premières émissions de TVHD, l’étude de marché annuelle Satellite Monitor de SES pour 2010 faisant état de plus de 200 chaînes commerciales diffusant en HD à partir des satellites Astra, 185 millions Téléviseurs compatibles HD vendus en Europe (60 millions de livres sterling rien qu’en 2010) et 20 millions de foyers (27 % de tous les foyers européens de télévision numérique par satellite) regardant des émissions par satellite HD (16 millions via les satellites Astra). ^[47]

En décembre 2009, le Royaume-Uni est devenu le premier pays européen à déployer des contenus haute définition utilisant la nouvelle norme de transmission DVB-T2 , comme spécifié dans le D-book du Digital TV Group (DTG) , sur la télévision numérique terrestre. ^{[ citation nécessaire ]}

Le service Freeview HD contient actuellement 13 chaînes HD (en avril 2016 ^{[mettre à jour]}) et a été déployé région par région à travers le Royaume-Uni conformément au processus de passage au numérique , qui s’est finalement achevé en octobre 2012. Cependant, Freeview HD n’est pas le premier service HDTV. sur la télévision numérique terrestre en Europe ; La chaîne italienne Rai HD a commencé à diffuser en 1080i le 24 avril 2008, en utilisant la norme de transmission DVB-T . ^{[ citation nécessaire ]}

En octobre 2008, la France a déployé cinq chaînes haute définition utilisant la norme de transmission DVB-T sur la distribution numérique terrestre. ^{[ citation nécessaire ]}

Notation

Les systèmes de diffusion HDTV sont identifiés par trois paramètres principaux :

• La taille du cadre en pixels est définie comme le nombre de pixels horizontaux × le nombre de pixels verticaux , par exemple 1280 × 720 ou 1920 × 1080 . Souvent, le nombre de pixels horizontaux est déduit du contexte et est omis, comme dans le cas de 720p et 1080p .
• Le système de balayage est identifié par la lettre p pour le balayage progressif ou i pour le balayage entrelacé .
• La fréquence d’images est identifiée comme le nombre d’images vidéo par seconde. Pour les systèmes entrelacés, le nombre d’images par seconde doit être spécifié, mais il n’est pas rare de voir le taux de trame utilisé à tort à la place.

Si les trois paramètres sont utilisés, ils sont spécifiés sous la forme suivante : [frame size][scanning system][frame or field rate] ou [frame size]/[frame or field rate][scanning system] . ^[48] ​​Souvent, la taille d’image ou la fréquence d’images peuvent être supprimées si sa valeur est implicite à partir du contexte. Dans ce cas, le paramètre numérique restant est spécifié en premier, suivi du système de balayage. ^{[ citation nécessaire ]}

Par exemple, 1920 × 1080p25 identifie le format de balayage progressif avec 25 images par seconde, chaque image ayant une largeur de 1 920 pixels et une hauteur de 1 080 pixels. La notation 1080i25 ou 1080i50 identifie le format de balayage entrelacé avec 25 images (50 champs) par seconde, chaque image ayant une largeur de 1 920 pixels et une hauteur de 1 080 pixels. La notation 1080i30 ou 1080i60 identifie le format de balayage entrelacé avec 30 images (60 champs) par seconde, chaque image ayant une largeur de 1 920 pixels et une hauteur de 1 080 pixels. La notation 720p60 identifie le format de balayage progressif avec 60 images par seconde, chaque image ayant une hauteur de 720 pixels ; 1 280 pixels horizontalement sont implicites. ^{[citation nécessaire ]}

Les systèmes utilisant 50 Hz prennent en charge trois fréquences de balayage : 50i, 25p et 50p, tandis que les systèmes 60 Hz prennent en charge un ensemble beaucoup plus large de fréquences d’images : 59,94i, 60i, 23,976p, 24p, 29,97p, 30p, 59,94p et 60p. À l’époque de la télévision à définition standard, les taux fractionnaires étaient souvent arrondis à des nombres entiers, par exemple 23,976p était souvent appelé 24p, ou 59,94i était souvent appelé 60i. La télévision haute définition à soixante hertz prend en charge à la fois les débits entiers fractionnaires et légèrement différents. Par conséquent, une utilisation stricte de la notation est nécessaire pour éviter toute ambiguïté. Néanmoins, 29.97p/59.94i est presque universellement appelé 60i, de même que 23.976p est appelé 24p. ^{[ citation nécessaire ]}

Pour la dénomination commerciale d’un produit, la fréquence d’images est souvent abandonnée et découle du contexte (par exemple, un téléviseur 1080i ). Une fréquence d’images peut également être spécifiée sans résolution. Par exemple, 24p signifie 24 images à balayage progressif par seconde et 50i signifie 25 images entrelacées par seconde. ^[49]

Il n’existe pas de norme unique pour la prise en charge des couleurs HDTV. Les couleurs sont généralement diffusées à l’aide d’un espace colorimétrique YUV (10 bits par canal) mais, en fonction des technologies de génération d’image sous-jacentes du récepteur, elles sont ensuite converties en un espace colorimétrique RVB à l’aide d’algorithmes standardisés. Lorsqu’elles sont transmises directement via Internet, les couleurs sont généralement préconverties en canaux RVB 8 bits pour des économies de stockage supplémentaires en supposant qu’elles ne seront visualisées que sur un écran d’ordinateur ( sRGB ). En tant qu’avantage supplémentaire pour les diffuseurs d’origine, les pertes de la pré-conversion rendent essentiellement ces fichiers inadaptés à la retransmission télévisée professionnelle. ^{[ citation nécessaire ]}

La plupart des systèmes HDTV prennent en charge les résolutions et les fréquences d’images définies soit dans le tableau ATSC 3, soit dans la spécification EBU. Les plus courants sont notés ci-dessous. ^{[ citation nécessaire ]}

Résolutions d’affichage

Format vidéo pris en charge [résolution d’image]	Résolution native [résolution inhérente] (W×H)	pixels	Format d’image (L:H)	La description
Réel	Annoncé (Mégapixels)	Image	Pixel
720p (HD prêt) 1280×720	1024 × 768 XGA	786 432	0,8	4:3	1:1	Typiquement une résolution PC ( XGA ); également une résolution native sur de nombreux écrans plasma d’entrée de gamme avec des pixels non carrés.
1280×720	921 600	0,9	16:9	1:1	Résolution HDTV standard et une résolution PC typique ( WXGA ), fréquemment utilisée par les vidéoprojecteurs haut de gamme ; également utilisé pour la vidéo 750 lignes, comme défini dans SMPTE 296M, ATSC A/53, ITU-R BT.1543.
1366 × 768 WXGA	1 049 088	1.0	683:384 (environ 16:9)	1:1	Une résolution PC typique ( WXGA ); également utilisé par de nombreux écrans de télévision compatibles HD basés sur la technologie LCD .
1080p/1080i (Full HD) 1920×1080	1920×1080	2 073 600	2.1	16:9	1:1	Résolution HDTV standard, utilisée par les écrans de télévision Full HD et HD ready 1080p tels que les téléviseurs LCD, plasma et à rétroprojection haut de gamme , et une résolution PC typique (inférieure à WUXGA ); également utilisé pour la vidéo 1125 lignes, comme défini dans SMPTE 274M, ATSC A/53, ITU-R BT.709 ;
Format vidéo pris en charge	Résolution d’écran (L × H)	pixels	Format d’image (L:H)	La description
Réel	Annoncé (Mégapixels)	Image	Pixel
720p (HD prêt) 1280×720	1248 × 702 Ouverture propre	876 096	0,9	16:9	1:1	Utilisé pour la vidéo 750 lignes avec une compensation d’artefact/surbalayage plus rapide, comme défini dans SMPTE 296M.
1080i (Full HD) 1920×1080	1440×1080 HDCAM / HDV	1 555 200	1.6	16:9	4:3	Utilisé pour la vidéo anamorphique de 1125 lignes dans les formats HDCAM et HDV introduits par Sony et définis (également comme matrice de sous-échantillonnage de luminance) dans SMPTE D11 .
1080p (Full HD) 1920×1080	1888 × 1062 ouverture propre	2 005 056	2.0	16:9	1:1	Utilisé pour la vidéo 1124 lignes avec une compensation d’artefact/surbalayage plus rapide, comme défini dans SMPTE 274M.

Au minimum, la TVHD a deux fois la résolution linéaire de la télévision à définition standard (SDTV), montrant ainsi plus de détails que la télévision analogique ou le DVD ordinaire . Les normes techniques de diffusion de la TVHD traitent également les images au format 16: 9 sans utiliser de boîte aux lettres ou d’ étirement anamorphique , augmentant ainsi la résolution effective de l’image.

Une source à très haute résolution peut nécessiter plus de bande passante que disponible pour être transmise sans perte de fidélité. La compression avec perte utilisée dans tous les systèmes de stockage et de transmission HDTV numériques déformera l’image reçue, par rapport à la source non compressée.

Fréquences d’image ou de champ standard

ATSC et DVB définissent les fréquences d’images suivantes à utiliser avec les différentes normes de diffusion : ^{[50] [51]}

• 23,976 Hz (cadence d’image digne d’un film compatible avec les normes de vitesse d’horloge NTSC )
• 24 Hz (film international et matériel haute définition ATSC)
• 25 Hz (film PAL, matériel DVB à définition standard et haute définition)
• 29,97 Hz (film NTSC et matériel de définition standard)
• 30 Hz (film NTSC, matériel haute définition ATSC)
• 50 Hz (matériel haute définition DVB)
• 59,94 Hz (matériel haute définition ATSC)
• 60 Hz (matériel haute définition ATSC)

Le format optimal d’une diffusion dépend du type de support d’enregistrement vidéographique utilisé et des caractéristiques de l’image. Pour une meilleure fidélité à la source, le rapport de champ transmis, les lignes et la fréquence d’images doivent correspondre à ceux de la source.

Techniquement, les fréquences d’images PAL, SECAM et NTSC ne s’appliquent qu’à la télévision analogique à définition standard, et non aux émissions numériques ou haute définition. Cependant, avec le déploiement de la diffusion numérique, puis de la diffusion en TVHD, les pays ont conservé leurs systèmes patrimoniaux. La TVHD dans les anciens pays PAL et SECAM fonctionne à une fréquence d’images de 25/50 Hz, tandis que la TVHD dans les anciens pays NTSC fonctionne à 30/60 Hz. ^[52]

Types de médias

Les sources d’images haute définition comprennent la diffusion terrestre , la diffusion directe par satellite, le câble numérique, l’ IPTV , les disques vidéo Blu-ray (BD) et les téléchargements sur Internet.

Aux États-Unis, les résidents situés dans la ligne de mire des antennes de diffusion des stations de télévision peuvent recevoir une programmation gratuite en direct avec un téléviseur doté d’un tuner ATSC via une antenne TV . Les lois interdisent aux associations de propriétaires et au gouvernement municipal d’interdire l’installation d’antennes. ^{[ citation nécessaire ]}

Le film photographique standard 35 mm utilisé pour la projection cinématographique a une résolution d’image beaucoup plus élevée que les systèmes HDTV, et est exposé et projeté à une vitesse de 24 images par seconde (image/s). Pour être diffusé à la télévision standard, dans les pays du système PAL, le film cinématographique est scanné à la fréquence TV de 25 images/s, provoquant une accélération de 4,1 %, ce qui est généralement considéré comme acceptable. Dans les pays du système NTSC, le taux de balayage TV de 30 images/s entraînerait une accélération perceptible si la même chose était tentée, et la correction nécessaire est effectuée par une technique appelée 3:2 pulldown: Sur chaque paire successive d’images de film, l’une est maintenue pendant trois trames vidéo (1/20 de seconde) et la suivante est maintenue pendant deux trames vidéo (1/30 de seconde), donnant un temps total pour les deux trames de 1/12 de seconde et obtenant ainsi la fréquence d’images moyenne correcte du film.

Les enregistrements vidéo HDTV non cinématographiques destinés à la diffusion sont généralement enregistrés au format 720p ou 1080i, tel que déterminé par le diffuseur. 720p est couramment utilisé pour la distribution Internet de vidéo haute définition, car la plupart des écrans d’ordinateur fonctionnent en mode de balayage progressif. Le 720p impose également des exigences de stockage et de décodage moins exigeantes que le 1080i et le 1080p. 1080p/24, 1080i/30, 1080i/25 et 720p/30 sont le plus souvent utilisés sur les disques Blu-ray.

Enregistrement et compression

La TVHD peut être enregistrée sur D-VHS (Digital-VHS ou Data-VHS), W-VHS (analogique uniquement), sur un enregistreur vidéo numérique compatible HDTV (par exemple , l’enregistreur vidéo numérique haute définition de DirecTV , Sky HD ‘ s set-top box, les récepteurs d’enregistreur vidéo numérique haute définition VIP 622 ou VIP 722 de Dish Network (ces décodeurs (STB) permettent la HD sur le téléviseur principal et la SD sur le téléviseur secondaire (TV2) sans boîtier secondaire sur TV2), ou les enregistreurs de la série 3 ou HD de TiVo ), ou un HTPC prêt pour la TVHD. Certains décodeurs sont capables de recevoir ou d’enregistrer deux émissions ou plus à la fois au format HDTV, et la programmation HDTV, certaines incluses dans le prix mensuel de l’abonnement au service de câble, certaines moyennant des frais supplémentaires, peuvent être lues avec le câble sur- fonction de demande. ^{[ citation nécessaire ]}

La quantité massive de stockage de données nécessaire pour archiver les flux non compressés signifiait que les options de stockage non compressées peu coûteuses n’étaient pas disponibles pour le consommateur. En 2008, l’enregistreur vidéo personnel Hauppauge 1212 a été introduit. Cet appareil accepte le contenu HD via des entrées vidéo composante et stocke le contenu au format MPEG-2 dans un fichier .ts ou dans un fichier compatible Blu-ray .m2ts sur le disque dur ou le graveur de DVD d’un ordinateur connecté au PVR via un Interface USB 2.0. Les systèmes plus récents sont capables d’enregistrer un programme diffusé en haute définition dans son format «tel que diffusé» ou de le transcoder dans un format plus compatible avec le Blu-ray. ^{[ citation nécessaire ]}

Les magnétophones analogiques avec une bande passante capable d’enregistrer des signaux HD analogiques, tels que les enregistreurs W-VHS, ne sont plus produits pour le marché grand public et sont à la fois chers et rares sur le marché secondaire. ^{[ citation nécessaire ]}

Aux États-Unis, dans le cadre de l’ accord plug and play de la FCC , les câblodistributeurs sont tenus de fournir aux clients qui louent des décodeurs HD un décodeur avec FireWire “fonctionnel” (IEEE 1394) sur demande. Aucun des fournisseurs de satellites de diffusion directe n’a proposé cette fonctionnalité sur l’un de leurs boîtiers pris en charge, mais certaines sociétés de télévision par câble l’ ont fait. Depuis juillet 2004 ^{[mettre à jour]}, les boîtes ne sont pas incluses dans le mandat de la FCC. Ce contenu est protégé par un cryptage connu sous le nom de 5C. ^[53] Ce cryptage peut empêcher la duplication du contenu ou simplement limiter le nombre de copies autorisées, empêchant ainsi la plupart sinon la totalité de l’utilisation équitable du contenu. ^{[citation nécessaire ]}

Voir également

• Afficher le flou de mouvement
• Glossaire des termes vidéo
• Codage vidéo haute efficacité
• Liste des déploiements de télévision numérique par pays
• Distance de visualisation HDTV optimale
• Télévision ultra haute définition (UHD ou UHDTV)

Références

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Lectures complémentaires

• Joel Brinkley (1997), Defining Vision: The Battle for the Future of Television , New York: Harcourt Brace.
• Télévision haute définition: la création, le développement et la mise en œuvre de la technologie HDTV par Philip J. Cianci (McFarland & Company, 2012)
• Technologie, télévision et concurrence (New York: Cambridge University Press, 2004)

Liens externes

Wikimedia Commons a des médias liés à la télévision haute définition .

Histoire

• L’Alta Definizione a Torino 1986–2006 – l’expérience italienne de la TVHD des années 1980 à 2006 – en italien – CRIT / RAI
• Le projet d’archives HDTV

Adoption européenne

• Formats d’images pour la TVHD , article de l’ UER , Revue Technique
• La haute définition pour l’Europe – une approche progressive , article de l’ UER , Revue technique
• Formats d’image haute définition (HD) pour la production télévisuelle , rapport technique de l’ UER