TVHD - LA TELEVISION HAUTE DEFINITION

TNT - Télévision Numérique Terrestre

Réseaux de diffusion :
Adsl - Câble - Satellite - Hertzien

La décision politique a été entérinée par le Premier Ministre, Monsieur Jean-Pierre Raffarin le 8 novembre 2004 : le MPEG 2 sera la norme de compression pour la Télévision Numérique Terrestre. Son lancement se fera en mars 2005 prochain avec un bouquet gratuit de 15 chaînes numériques hertziennes : TF1, M6, France 2, France 3, France 5 24h/24, ARTE 24h/24, Festival, La chaîne parlementaire, Direct 8, NRJ 12, NT1, TMC, M6 MUSIC, des chaînes locales...

Une offre Cryptée est déjà prévue et validé par le CSA : Canal +, AB1, Cuisine TV, Eurosport, LCI, Match TV, Paris Première, TF6, TPS Star.

Ces chaînes diffuseront dans un premier temps en définition standard (720 x 576 lignes). Ce premier pas dans le monde numérique préfigure la future Télévision Numérique Haute Définition Européenne.

Une image télévisuelle se définit par sa résolution (nombre de points par ligne) et sa définition (nombre de lignes par trame). La Haute Définition se caractérise donc par un nombre de points ou pixels plus élevés que pour la définition standard actuelle : on passe de 576 lignes (norme standard définition SD) à 1080 lignes ou 720 lignes (norme haute définition HD). Le 1080i se caractérisant par un entrelacement de deux trames de 540 lignes (i pour interlaced) qui se combinent pour former l'image complète de 1080 lignes. Cette technique permet un gain en bande passante pour la diffusion du signal mais peut provoquer un scintillement de l'image. Le 720p se caractérise par la diffusion d'une image complète de manière progressif ligne par ligne (p pour progressif). Le format d'image retenu est le 16/9 ème. Ce nouveau standard HD 1920 x 1080 lignes (2 073 600 pixels - on parle aussi de 2k - ) apporte un piqué 5 fois plus élévé que la définition standard (SD) en 720 x 576 lignes (414 720 pixels).

Normes Standard Definition (SD)

Normes Haute Définition (HD)

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En terme de diagonale utile, à distance égale, (avec un pas de 0,4281 mm) un écran Full HD sera parfait pour les yeux pour des diagonales de 94 cm (37') ou plus au format 16/9ème. Un écran HD Ready sera parfait pour des diagonales jusqu' au 63 cm (25') au format 16/9ème. Un écran en définition standard 720 x 576 pixels au format 4/3 est parfait jusqu'à 50 cm (20').

L'oeil humain pour voir correctement un objet doit se positionner à 2 x sa hauteur. Ce sera donc la distance idéale minimale pour visionner un film.

Les cellules en cône de l'oeil font 5 microns (5.10^-6 m).
(diametre apparent d= 5.10^-3 / 16,5 = 3.10^-4 radans = 0°01'03'')
Ainsi le pouvoir séparateur de l'œil est de une minute d'arc (0°01'03'')

Exemple : Pour un écran de 50 cm de diagonale en 4/3 ou 70 cm de diagonale en 16/9 soit h=30 cm de haut, la distance idéale :
en SD sera de (h/576 lignes/3.10^-4)= 1, 74 m soit environ 6xh ou 3,5 D ou 3 D
en HD Ready (h/720 lignes/3.10^-4)= 1, 39 m soit environ 5xh ou 2,5 D
en Full HD (h/1080 lignes/3.10^-4)= 0,93 m soit environ 3xh ou 1,5 x D
et la distance minimale 2xh soit 0,6 m ou 1 x D

Exemple pour un recul de 2,60 m, l'image aura donc 1,30 m de haut pour 2,30 m de long soit une diagonale de 2,65 m (2h), en Full HD l'image aura h=0,84 m x L=1,50 m soit une diagonale de 1,72 m, en HD Ready, l'image aura h=0,56 m x L =1 m soit une diagonale de 1,15 m, en SD l'image aura h=0,45 m x L=0,80 soit une diagonale de 0,91 cm en 16/9ème ou h=0,45 m x L=0,6m soit 0,75 m en format 4/3

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Les pionniers en matière de diffusion Haute Définition furent le Japon et les Etats Unis dès 1998. Le 720 progressif a l'avantage de proposer une fluidité exceptionnelle dans les mouvements dù au mode de balayage dit progressif c'est à dire chaque image est affiché en pleine trame. Le 1080i lui amène une définition plus élevé de 1080 lignes mais l'entrelacement de deux trames de 540 lignes à 50Hz pour obtenir une image de 1080 lignes à 25 Hz entraîne un scintillement de l'image (éliminé par les récepteurs à balayage 100 Hz).

La Norme MPEG2 et MPEG4

La Norme de compression utilisée aujourd'hui pour la diffusion des images numériques est le MPEG2 (Motion Picture Expert Group norme 2) celle-ci a été normailsée en 1994. La nouvelle norme MPEG4 née en 2003 va progressivement s'intégrer dans les nouveaux décodeurs. Il faut savoir que le passage se fera en douceur car les nouveaux décodeurs pourront décoder les normes précédentes (compatibilité descendante).

En MPEG2 le débit est compris entre 3 à 6 Mbit/s pour une image en définition standard de 720 x 576 lignes. En Télévision Haute Définition, le débit monte entre 18 et 20 Mbit/s. cette norme est arrivée à maturité.

La nouvelle norme MPEG4 ou plus précisemment la norme MPEG4 Advanced Vidéo Coding ou H.264 amène une amélioration considérable par rapport au MPEG2 :

> Une meilleure compression à définition équivalente : le débit est divisé par deux par rapport au MPEG2.

> La possibilité d'insérer des images de faibles définitions (1/16e de la SD) dans le signal pour diffuser des petites images sur des téléphones portables par exemple.

Le concurrent de poids de MPEG4 est aujourd'hui Microsoft avec sa norme VC-1 utilisé dans son célébre lecteur multimédia Windows Média Player 9.

Au jour d'aujourd'hui, il n'existe pas d'encodeurs MPEG4 HD opérationnel pour encoder une image MPEG4 en haute définition (apparition de tels équipements en 2006). D'où le choix d'un lancement de la TNT française en MPEG2 où toute la chaîne technique est prête. Quand au téléviseurs équipés de décodeurs MPEG4 HD il ne seront obligatoires qu'en décembre 2008.

La TVHD disponible en Europe sera diffusée en 720p et 1080i suivant la nature du programme (plus élevée pour les films que pour les infos, par exemple). Tous les téléviseurs compatibles avec ces programmes arborent le logo HD-Ready et respectent le cahier des charges défini par l'EICTA.

Les écrans ne disposent pas tous de la résolution Full-HD, même si beaucoup sont capables de visualiser le 1080i en mode compressé. Seuls quelques appareils haut de gamme exploitent la résolution complète, avec un résultat incomparable.

Téléviseur LCD Full-HD Sony Bravia KDL-46X2000MP4
46 pouces / 117 cm de diagonale au format 16/9ème.
Résolution 1920 x 1080 lignes. Luminosité de 450 cd/m² et Taux de contraste de 1300:1. Tuner analogique et TNT (MPEG-2 et MPEG-4). Deux entrées HDMI.
Tarif indicatif 5000 euros.

Téléviseur LCD Full-HD Acer AT3705-MGW
94 cm de diagonale. Résolution 1920 x 1080 lignes. Luminosité de 500 cd/m²
et Taux de contraste de 500:1. Une entrée HDMI.
Tarif indicatif 1900 euros.

Le label HD ready apposé sur de nombreux téléviseurs vendus aujourd'hui indique qu'ils sont compatibles avec les diffusions en HD. Pour cela, ils doivent impérativement disposer d'une entrée HDMI compatible HDCP. Les signaux HD des diffuseurs français (Canal+, TPS) ne passeront que par la prise HDMI alors que dans d'autres pays, la HD est disponible sur la sortie composante.

La prise HDMI

Mis au point fin 2001 et apparu au grand public fin 2003, le HDMI (High Definition Media Interface, ou interface média haute définition) a été mis au point par le HDMI Working Group qui regroupe Sony, Hitachi, Silicon Image, Philips et Toshiba. Ce n'est pas un standard, mais plutôt l'agrégation et la standardisation de plusieurs technologies existantes.

«Une révolution dans les liaisons audio vidéo». Prenant en charge les signaux audio et vidéo sans compression ni perte d'information sur de longues distances, HDMI peut être qualifié de « prise péritel du 21e siècle ». Un seul câble transporte le son et l'image !

À l'intérieur du câble, le type de données véhiculées est très précisément défini pour éviter les conflits de compatibilité entre divers appareils. Les évolutions minimes de la norme visent à parfaire encore la compatibilité entre ces derniers.

Pour véhiculer l'image, la norme HDMI repose sur le très répandu standard vidéo informatique DVI. Avec un débit de plusieurs gigabits par seconde, il permet d'atteindre sans aucune compression - et donc sans aucune perte de qualité - la plus haute résolution de la TVHD soit 1920x1080 pixels, et ceci quelle que soit la fréquences des images (24, 25, 29.97, 30). La norme HDMI inaugure aussi pour le grand public la disparition des standards PAL, NTSC ou SECAM. On parle désormais de 1080i, 720p, 576p, 480p, 576i, 480i, etc...

Les majors de l'industrie cinématographique ont imposé l'utilisation d'un cryptage des données vidéo transitant par le HDMI, afin d'éviter le piratage des contenus vidéo numériques non compressés. Le DVI transporte en effet un signal numérique inaltéré directement issu de la source, qui est très facile à détourner et enregistrer sur un support non protégé. Le procédé de protection du HDMI se nomme HDCP (High Bandwidth Digital Content Protection).

Dernier avantage insoupçonné de cette nouvelle norme, il ne sera plus nécessaire de dépenser des fortunes en câbles de modulation plaqués or composés de cuivre pur et d'argent. Contrairement aux bêtes liaisons optiques et coaxiales, de puissants algorithmes de correction d'erreurs sont intégrés pour l'audio comme pour la vidéo, assurant la réception en toute circonstance d'un signal pur et inaltéré.

Les Réseaux de diffusion

TNT

Le débit en MPEG2 HD étant trop gourmand (18 Mbits/s), il n'est pas adapté à la diffusion terrestre par réseau hertzien (TNT). Le MPEG4 avec son débit divisé par deux permettra sur des réseaux comme la TNT une diffusion de chaînes HD.

Le lancement de la TVHD en France vient de se faire avec le tournoi de Roland Garros 2006 en phase de test grâce à l'activation d'un canal TNT HD expérimental par le CSA. L'opération sera testée dans les trois plus grandes villes de France, d'abord Paris, puis Marseille et Lyon, en partenariat avec TDF et EUTELSAT. Diffusé par satellite, sur Atlantic Bird 3 , en MPEG-4 H264 HD, le tournoi de Roland Garros pourra être visionné gratuitement par les très rares téléspectateurs équipés d'un adaptateur TNT HD ou ,( encore plus rares !), d'un adaptateur mixte ADSLHD couplé avec un téléviseur HD ready.

Le Netbox 7600 HD TV est le premier adaptateur TNT
qui permet la réception des chaînes TNT gratuites en SD et en Haute Définition.

Les abonnés de Free disposant de la nouvelle version de la Freebox pourront regarder du 28 mai au 11 juin prochain certains matchs du tournoi de Roland Garros en haute définition. Même chose pour les abonnés à MaLigne TV, l'offre de télévision par ADSL de France Télécom.

TVHD en ADSL avec la freebox HD :
Cette offre disponible sur le canal 66 de Freebox TV
sur un téléviseur pour les détenteurs d'une Freebox HD

En plus de disposer de la dernière version de la Freebox, l'abonné devra être proche d'un répartiteur pour bénéficier d'au moins 8 mégabits par seconde (Mbps) de débit afin de recevoir les flux HD, précise-t-on chez Free.

SATELLITE

Le satellite quand à lui est le vecteur privilégié de la Télévision Haute Définition. La chaîne Belge HD-1 sur le satellite Astra diffuse depuis le 1er janvier 2004 en 1080i (1920 x 1080 pixels en 50 Hz) grâce à la norme MPEG2 HD.
Pour en savoir plus : www.euro1080.tv

CABLE

Le câble relayera ces deux normes HD : tout d'abord le MPEG2 HD puis le MPEG4 HD quand le parc des récepteurs sera assez conséquent.

ADSL

L'Adsl ne peut comme la TNT diffuser la norme MPEG2 HD à cause de son débit de 18 Mbits/s. Par contre, la nouvelle génération Adsl 2+ permettant des débits de 15 Mbits/s (Nouvelle offre du fournisseur d'accès FREE, pionnier en la matière) autorisera avec l'utilisation du MPEG4 HD des diffusions de chaînes numériques HD.

LES RECEPTEURS HD

Ecran Plasma Pioneer Pure Vision 16/9ème XGA
1280 x 720 pixels
compatible avec une diffusion Haute Définition en 720p

Les récepteurs actuels sont obsolètes ; et, seules les nouveaux téléviseurs à technologie Plasma, LCD, DLP ou les vidéoprojecteurs LCD et DLP peuvent diffuser une image en 720p ou 1080i s'ils possèdent un décodeur ad hoc et la définition suffisante au niveau de leur matrice ou puce pour les vidéoprojecteurs ou au niveau de leur nombre de pixels pour les téléviseurs. Il leur est cependant possible de réechantillonner l'image reçu pour la faire coincider avec leur résolution : on parle alors de upscaling (pour une image de plus faible résolution que la matrice de l'écran) et de downscaling (pour une image de plus grande résolution).

Vidéoprojecteur Tri DLP 16/9ème Infocus Screenplay 777
Résolution 1280 points x 720 lignes
compatible avec une diffusion Haute Définition en 720p

Pour les récepteurs ne possèdant pas de décodeurs MPEG 2 ou MPEG 4, l'ajout d'un décodeur spécifique est nécessaire d'un coùt approximatif de 30 euros pour les plus simples et 150 euros pour les moyennes gammes... Les futurs récepteurs HDTV atteindront la définition de 1920 x 1080 lignes.

Dans l'état actuel de la technologie, seule la solution satellite permet de recevoir un signal HD, puis ce sera au tour de l'Adsl avec la technologie Adsl 2+ de diffuser de tels signaux. Enfin, pour une diffusion de masse (par TNT), il faudra attendre la fin de l'analogique avec des dates avancées entre 2012 à 2015. En effet, d'ici là, décodeur et récepteur devront utiliser la norme MPEG4 HD ou VC-1 de Microsoft !

David GOUVENEL 3 juin 2006

TNT HD

LA TNT HD arrive en 2008 pour les événements sportifs de l'été... avec pour commencer Roland Garros puis l'euro 2008, le tour de France et les jeux olympiques de Beijing...

Trois chaînes ont été choisies pour diffuser en HD par le CSA :
TF1 HD, M6 HD et France 2 HD sur le multiplex libre R5.
La suppression des émissions analogiques (switch off) le 30 novembre 2011 libèrera de la place pour un total de 8 chaînes HD.

M6HD diffuse ses programmes depuis début juin 2008 (lancement avec l'euro 2008) sur le canal 47 sur le réseau ADSL géré par Free.

Les nouvelles gammes de récepteurs incluent un décodeur TNT HD MPEG 4 nouvelle norme retenue pour la haute définition terrestre 1080i. Quand aux décodeurs TNT HD externes deux modèles existent : le NETGEM Netbox 7600 à 179 euros et le SAGEM ITD81HD à 179 euros. L'arrivée de nouveaux décodeurs concurrents fera encore baisser les prix surtout que chaque nouveau téléviseur dès décembre 2008 devra possèder un décodeur TNT HD...

David GOUVENEL 7 juin 2008