Plus ou moins clairement, nous savons bien que le système entrelacé est synonyme de Vidéo et le progressif d'informatique. Mais aujourd'hui des constructeurs annoncent des caméras progressives qui sont néanmoins Vidéo, de quoi s'agit-il ?

La clé de cette évolution, c'est le numérique qui a permis le rapprochement entre la Vidéo et l'informatique. Ainsi lorsque les Etats-Unis ont dû définir les nouveaux standards de diffusion numérique qui vont remplacer le NTSC, ce n'est pas un ou deux formats qui ont été définis mais 18, comprenant une large gamme de résolutions et pour certains des modes progressifs ou entrelacés. Bien sûr tous ces formats ne connaîtront pas le succès et seuls quelques uns seront largement diffusés. Mais déjà des équipements vidéo progressifs voient le jour...

En France, Thomson a développé une caméra progressive (la Proscan), non pas pour la diffusion télévisuelle numérique, mais pour la fiction haut de gamme et le retour sur film.

Examinons plus en détail les éléments de ces choix techniques.
 
 

Entrelacé

Le système entrelacé est un héritage de la Vidéo. En effet, depuis environ 1936, tous les standards de télévision " Cathodique " ont été entrelacés : 405, 441, 729, 819, 1029, puis 625 et 525 lignes.

Le principe consiste à analyser les lignes de l'image en 2 trames. Le choix d'un nombre impair de lignes totales permettait un entrelacement simple : une trame commence son balayage en début de ligne, l'autre en milieu de ligne.

Le principe de l'entrelacement : le but est d'économiser la moitié de la bande passante au prix de quelques défauts peu visibles sur un petit écran. Une première trame, représentée avec des traits pleins, analyse les lignes impaires la deuxième ; en pointillé, analyse les lignes paires.

Il s'agit d'économiser de la bande passante, en suivant la voie tracée par le Cinéma avec seulement 24 images par seconde, chaque image étant projetée deux fois. Dans le cas du Cinéma seule la résolution temporelle (l'analyse du mouvement) est réduite, car la résolution spatiale (la définition de l'image) est intacte.

Avantages et (nombreux) inconvenients de l'entrelacé :

• La résolution verticale est réduite de moitié, puisqu'à un instant donné le système n'affiche qu'une trame et non une image complète. Notre 625 lignes à 25 Hz est en fait du 312 lignes à 50 Hz !

 
• L'analyse du mouvement est excellente, surtout dans les pays à 60 Hz et c'est très important pour le sport.

 
• Le scintillement : la fréquence de 50 Hz est beaucoup trop basse et produit du scintillement dans les grandes surfaces blanches. Ce défaut existe aussi au Cinéma mais la brillance des écrans est quatre fois plus faible. Il faut un téléviseur 100 Hz pour résoudre ce problème, avec la même technique de double projection qu'au cinéma.

 
• Un détail présent sur une seule ligne n'est présenté qu'une trame sur deux, donc à 25 Hz, et est affecté d'un scintillement interligne extrêmement gênant.

 
• La réponse temporelle est bonne mais la moitié des lignes sont sur une trame et la moitié sur l'autre. Dans les traitements modernes, utilisants la compression cela complique les calculs.

 
• Dans le cas d'un retour sur film, avec un imageur, il faut soit utiliser une seule trame, soit effectuer un calcul de désentrelacement.

 
• En contrepartie de ces défauts, le système entrelacé à l'immense avantage de n'occuper que 5 MHz de bande passante.

C'est le type d'analyse d'image universellement répandue en Informatique. En effet, après quelques essais infructueux avec des téléviseurs entrelacés, l'informatique a fait dès le départ le bon choix : le progressif. L'image progressive consiste à décrire toutes les lignes de l'image à chaque instant.

En voici les principaux avantages et inconvénients :

• Plus de scintillement interligne.
• Une image parfaitement stable, surtout avec les fréquences informatiques 66, 75, 80 Hz...
• La bande passante est très élevée, mais dans le cas de l'informatique on ne diffuse pas le signal, un simple câble suffit pour relier l'unité centrale avec le moniteur.
• Avec les transmissions numériques compressées que l'on emploie aujourd'hui, la bande passante ne serait plus un obstacle, car un signal progressif n'occuperait qu'un débit à peine supérieur à son concurrent entrelacé grâce à l'utilisation de la redondance.

Depuis plusieurs mois, des constructeurs présentent des équipements Vidéo utilisant le mode progressif, de quoi s'agit-il ?

Le but est de retrouver presque tous les avantages de l'image progressive que nous avons vus précédemment, tous en utilisant des liaisons et des équipements Vidéo standards ou commutables.

Tout d'abord et contrairement aux formats informatiques, il a fallu faire un compromis sur la fréquence des images. Il ne sera pas possible de garder tous les avantages du progressif avec les équipements vidéo standards. La condition première à respecter est donc d'obtenir un signal qui n'occupe pas plus de bande passante que son équivalent entrelacé. Pour cela, il faut choisir une fréquence image qui soit environ la moitié de la fréquence trame. L'autre élément important est la facilité d'effectuer un retour sur film et une conversion vers les standards de diffusion vidéo conventionnels. Il résulte de ces contraintes que les bons choix pour les cadences images des formats progressifs sont 24 et 25 images/s comme en cinéma. L'effet stroboscopique obtenu n'est plus un inconvénient puisqu'il se rapproche de celui d'une caméra film et que le système progressif est destiné à la fiction. Des équipements commutables permettront de revenir au mode entrelacé lorsque l'analyse du mouvement est déterminante, pour le sport notamment.

Concernant la diffusion sur film les cadences de 24 et 25 images/s permettent un retour direct avec un minimum de recalcul. Pour la diffusion en vidéo classique le 25 images/s est naturellement exploitable en 50 trames/s et le 24 images/s est convertible en 60 trames/s en utilisant la technique du 3/2 pull down comme dans les télécinémas.
 
 

Représentation très schématique d'une acquisition comparée progressive à 25 images/s et entrelacée à 50 trames/s. Le principe général consiste à décrire chaque image complètement mais à une fréquence deux fois plus faible que la fréquence trame du format vidéo correspondant. La quantité d'information à transmettre reste globalement identique et une mise en forme ad hoc du signal, avec deux "pseudo trames" permet d'utiliser tous les équipements Vidéo standards.

 

L'affichage d'un signal entrelacé à 50 trames/s avec un moniteur standard comparé avec l'affichage d'un signal progressif à 25 images/s qui nécessite un moniteur Haute Définition. Une interface double la cadence image et réduit le scintillement qui serait insupportable à 25 Hz. Le passage au mode progressif double donc la résolution verticale de l'image. Et si on branche le signal progressif sur le moniteur standard ? L'image s'affiche normalement avec les inconvénients des deux systèmes. La résolution verticale redescend à 310 lignes (totales) et l'effet stroboscopique du progressif est conservé, comme dans une image issue d'un télécinéma.

Progressif ou entrelacé ? Grâce aux équipements commutables qui seront prochainement disponibles le mode d'analyse des images va devenir un choix accessible à l'opérateur de prises de vues comme la compression des blancs ou la correction de contour.

Ce choix dépendra du type d'image tournée, fiction, sport, documentaire... et de la diffusion choisie, retour sur film pour des effets spéciaux par exemple ou diffusion télévisuelle.
 
 

Rédaction : Matthieu Sintas (msintas@cst.fr) d'après la conférence de Bernard Tichit (Thomson Broadcast Systems) lors des VIèmes Rencontres de la CST