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TNT,à marche forcée vers le tout numérique
dimanche 31 mai 2009, par gerla
Les questions posées par la migration des systèmes de télévision vers le numérique
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La TNT (Télévision Numérique Terrestre) soulève toujours de nombreuses questions. Les téléspectateurs (que nous sommes !) s’interrogent et ne comprennent pas toujours la portée de ce mode de transmission. Ce bref exposé tente de « debugger » la situation et d’apporter des réponses à quelques questions souvent posées.

Voir également l’article Signal vidéo de télévision sur ce site.

Retour sur la télévision analogique (de l’origine à aujourd’hui) :

L’expression « télévision analogique » indique que les contenus vidéo (correspondant à chaque image) sont analogiques (voir l’article Vidéo, signal vidéo sous la rubrique LCD, Plasma, DLP, CRT ...). Très simplement et selon le schéma synoptique du téléviseur (figure 1), après syntonisation (tuner) et démodulation, les signaux de luminance Y reçus (la luminance Y permet la restitution d’une image en noir et blanc) sont directement exploitables par les fonctions de reconstruction de l’image. Seuls les signaux de chrominance C (mise en couleur de l’image) passent par un décodeur SECAM (télévision française) ou PAL (signaux de chrominance issus d’un lecteur DVD ou d’un caméscope).

Pour arriver jusqu’au téléviseur, les signaux vidéo (et audio) sont télédiffusés. Une liaison est réalisée par ondes hertziennes entre les antennes de l’émetteur et du téléviseur. Pour cela, les contenus vidéo sont montés sur une porteuse. En d’autres termes, la porteuse est une onde de très haute fréquence. Cette porteuse est modulée (modulation d’amplitude, AM) par les contenus vidéo. Une seconde porteuse est utilisée pour la transmission des contenus audio (une porteuse audio supplémentaire est utilisée pour la transmission FM stéréo en normes BG - pour les émissions en Allemagne, par exemple - ; une autre porteuse est utilisée pour la transmission du son NICAM).

Les caractéristiques de ces porteuses modulées sont déterminées en fonction de chaque canal (par exemple, France 2 est diffusé en UHF sur le canal 34 par l’émetteur de Luttange, Moselle-nord). Le type de modulation (AM+, AM-, FM, (...) est déterminé par la norme (BG pour l’Allemagne, le Bénélux, l’Espagne,l’Italie ..., LL’ pour la France, I pour le Royaume Uni, (voir Cours de télévision),...

Figure 1 : Schéma synoptique partiel du téléviseur (télévision analogique).

Définition de la TNT :

De la même façon que pour la télévision analogique, il faut considérer deux niveaux de manipulation des signaux vidéo et audio.

L’expression « télévision numérique » indique que les contenus vidéo et audio sont numérisés à la source (codage de source). Chaque point de l’image (ou pixel) est alors représenté par 3 nombres (1 nombre correspond à Y, les deux autres à R-Y et B-Y, ces deux dernières informations représentant la chrominance C). Bien évidemment et compte tenu du nombre très élevé de pixels constituant chaque image, il est nécessaire de compresser les données de façon à pouvoir les transporter. La compression est réalisée par des codeurs MPEG-2 (MPEG-4 pour la télévision HD). Après numérisation, le contenu audio est également compressé MPEG-2 et mélangé au flux vidéo.

La transmission (des données numériques compressées) jusqu’au téléviseur est toujours réalisée par ondes hertziennes. Pour transmettre les symboles numériques, on utilise une multitude de porteuses (6817 dans le système 8k) agencées dans un canal selon une structure particulière et complexe (codage de canal). La modulation de ces porteuses (dite COFDM) permet de diffuser simultanément dans un canal UHF jusqu’à six chaînes (ou plus, voir les exemples sur le tableau suivant), constituant ainsi ce qu’on appelle un multiplex.

Tableau : Multiplex diffusés en France. Voir également l’offre de multiplex sur le site de TDF.

Six multiplex (de R1 à R6) sont actuellement diffusés (en clair ou en mode crypté) en France (un multiplex particulier est utilisé en Ile de France). La composition des multiplex peut se modifier en fonctions des appels d’offres du CSA (Conseil Supérieur de l’Audiovisuel). En particulier, la diffusion TNT en haute définition (HD) est encore amenée à évoluer.

Mon téléviseur est ancien (à tube cathodique -CRT- Cathode Ray Tube) :

Le téléviseur à tube cathodique (comptant plusieurs années de bons et loyaux services) a été conçu pour recevoir la télévision analogique diffusée sur les canaux VHF et UHF (conformément aux normes BG, LL’, ...) et transmettant des images codées SECAM ou PAL. Ce téléviseur ne comporte pas les fonctions permettant de recevoir et utiliser les contenus numériques. Un « démodulateur TNT » doit être interconnecté entre l’antenne et la prise péritel du téléviseur pour permettre de recevoir la TNT.

Très important : la qualité du signal provenant de l’antenne en termes de niveau de signal et de C/N. Le démodulateur TNT ne fonctionnera pas si le niveau (en dBµV) de signal est insuffisant (l’OSD provenant du démodulateur affiche "pas de signal" sur le TV) ou perturbé. Avant toute chose, vérifier la qualité du câble coaxial utilisé pour connecter le démodulateur TNT à la prise d’antenne. Ne jamais utiliser un câble coaxial "bon marché" aux caractéristiques incertaines !!!

Téléviseur LCD ou plasma, non équipé de la réception TNT :

Un téléviseur, même à écran plat, qui n’est pas équipé des fonctions permettant de recevoir la TNT, ne permet pas de vérifier s’il est possible de recevoir la TNT.

Un « démodulateur TNT » doit être interconnecté entre l’antenne et la prise péritel du téléviseur pour permettre de recevoir la TNT et de vérifier la qualité de la réception. Il faut noter que cette manipulation ne constitue pas une mesure de la qualité de la transmission mais simplement une évaluation des possibilités offertes.

Le démodulateur TNT externe :

Plusieurs fonctions doivent être intégrées au matériel permettant de récupérer les émissions TNT. Reliée à l’antenne, un ensemble de réception (tuner) permet de syntoniser le canal souhaité. Le signal issu de l’antenne et appliqué au tuner est un courant de très haute fréquence. En ce sens, il est analogique et est traité comme tel dans le tuner (amplification sélective à faible bruit, ...). En sortie du tuner, le contenu FI dit « à fréquence intermédiaire » est ensuite acheminé vers un démodulateur QOFDM afin de récupérer les données correspondant au flux MPEG. Selon le schéma synoptique partiel du démodulateur TNT (figure 2), ces données sont traitées par le décodeur MPEG. Selon le choix de l’utilisateur, les données (numériques) correspondant à une chaîne sont extraites du multiplex. Ces données sont ensuite démultiplexées pour être orientées vers des CNA (convertisseur numérique/analogique) audio et vidéo. Les signaux analogiques (audio et vidéo) correspondant à une chaîne de télévision sont disponibles en sortie sur une prise péritel ou sur des prises Cinch.

Figure 2 : Schéma synoptique partiel du démodulateur TNT de salon.

Démodulateur TNT - 142.8 ko
Démodulateur TNT

Le schéma synoptique montre une sortie audionumérique SPDIF destinée à être connectée à un ensemble audio home cinéma. La sortie HDMI peut être connectée au téléviseur à écran plat (LCD, plasma, ...) ou à un vidéo projecteur équipé d’une entrée HDMI ou éventuellement DVI. Le connecteur USB permet de connecter un support de stockage extérieur (clé ou disque dur contenant des fichiers JPEG et MP3, par exemple) et permet d’effectuer les mises à jour du logiciel d’exploitation (upgrade). Le lecteur de carte est destiné à recevoir les cartes de type Canal+ pour le décryptage. En fonction du prix du démodulateur TNT et des fonctionnalités recherchées, toutes ces connexions peuvent ne pas être câblées.

Téléviseur équipé TNT :

Les téléviseurs équipés TNT, actuellement commercialisés, sont également équipés d’un tuner permettant de recevoir la télévision analogique. Lors de l’installation du téléviseur (première utilisation), la recherche automatique n’est pas systématiquement lancée pour les canaux numériques. Il peut être nécessaire d’entrer dans le menu utilisateur pour lancer ce mode de réception.

Qualité de l’image et du son :

De part le principe même de la TNT, deux niveaux sont à considérer quand il se produit des défauts dans la restitution des programmes transmis en TNT. Le premier niveau correspond au codage de source. La numérisation du signal, le codage et la mise en paquets (contenant des dispositifs de correction des erreurs) permettent d’augmenter la robustesse du signal transmis. Les principes associés au codage et à la compression MPEG permettent également la diffusion d’une image au format 16/9 avec la possibilité HD, d’un son multicanal 5.1 par exemple.

Les « certitudes » qui viennent d’être énoncées n’ont de sens que si la numérisation et le codage (compression MPEG) sont de qualité suffisante. Si pour des raisons économiques (réduction de la bande passante nécessaire) on a compressé excessivement les contenus audio et vidéo avant l’émission ou si le flux de données est trop important par rapport au canal qui lui est alloué (situation comparable à un phénomène de saturation en analogique), il ne faut pas espérer retrouver une qualité exceptionnelle des images et des sons restitués par son téléviseur ou son ensemble home cinéma !

La dégradation de l’image peut se traduire par certaines parties complexes de l’image qui se figent, la pixelisation de petites zones, l’apparition de transitions floues et la disparition de détails de l’image. Des clips ou des crachotements peuvent également se produire dans le son.

Le codage de canal (revoir la définition de la TNT) et la qualité de la télédiffusion constituent le second niveau pouvant être à l’origine de la dégradation des programmes TNT restitués par le téléviseur. En d’autres termes, si le signal de très haute fréquence (UHF) provenant de l’antenne est de mauvaise qualité (niveau insuffisant, mauvais C/N, ...), il n’est plus possible de le démoduler correctement. Cela engendre des erreurs dans les paquets de données transmis. Les systèmes de correction de ces erreurs ne peuvent plus reconstruirent convenablement les données perdues. Dans les cas extrêmes, l’image reproduite sur l’écran se fige. Cela peut aller jusqu’à un mute vidéo (écran bleu) et un mute son (silence, le son est interrompu).

Tous les multiplex ne sont pas reçus avec le même niveau de signal. Il arrive qu’un multiplex ait un niveau trop faible. Plusieurs défauts peuvent être perçus :
-  L’image est presque correctement reproduite mais le son est mal restitué (distorsions, crachement) ;
-  L’image est très dégradée (pixélisation importante, apparition de bandes, parties de l’image qui se fige) et le son n’est pas reproduit ;
-  Ecran noir et absence de son.

Antenne :

L’antenne et le système d’acheminement du signal UHF par le câble coaxial, la prise murale, sont à l’interface des ondes hertziennes captées et du démodulateur TNT. L’antenne extérieure est généralement de type Yagi (antenne râteau !?). Les antennes à large bande déjà installées peuvent généralement convenir à la réception de la TNT.

La qualité de la transmission du signal reçu jusqu’au téléviseur est aussi primordiale. Un câble coaxial mal monté (humidité, déformation, ...), l’utilisation de préamplificateurs d’antennes de qualité incertaine ne sont pas compatibles avec la réception de la TNT. Dans certains cas, l’utilisation d’une antenne intérieure peut suffire à la réception de la TNT.

Enregistrer une chaîne reçue en TNT :

Il est tout à fait possible d’enregistrer une chaîne reçue en TNT. Pour regarder une autre chaîne TNT, différente de celle en cours d’enregistrement, il faut disposer d’un démodulateur TNT ayant une structure un peu plus complexe. Ce type de démodulateur est dit à double tuner.

Fin de la diffusion des programmes analogiques :

Selon la loi, la télédiffusion analogique devrait être totalement interrompue en novembre 2011 sur la France métropolitaine. La question qui vient à l’esprit est donc la suivante : « suis-je dans une zone correctement couverte par un émetteur équipé TNT ? » Les professionnels de l’antenne et le CSA devraient être à même d’apporter des réponses techniquement et économiquement acceptables par l’utilisateur.

Compléments d’information :

L’antenne Yagi (le principe de réception de l’onde électromagnétique provenant de l’émetteur TNT ou autre), le câble coaxial, le mesureur de champ : voir le diaporama

Le site du CSA : http://www.csa.fr/index.php (carte des émetteurs, réglementation, contenu des multiplex, questions diverses, ...).

Les publications : Cours de télévision (3ème édition), Gérard Laurent, Dunod ; Techniques audiovisuelles et multimédias (3ème édition), Dunod. Outre les techniques mises en œuvre par la TNT ( compressions MPEG-2, MPEG-4 , modulations numériques, ...), dans Techniques audiovisuelles et multimédias, des chapitres traitent de la réception des ondes hertziennes et des satellites ainsi que l’installation et la distribution des signaux de télévision . Pour envoyer un message à l’auteur de l’article : GerLa

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