TECHNIQUE VIDEO

 

Ce dossier essaye d'apporter un peu de Clarté sur le joyeux monde la technique vidéo et de ces standards.
En permanente évolution, de nouvelles normes, de nouvelles connectiques fleurissent régulièrement

A la vidéo analogique s'oppose la vidéo numérique, tout comme sur le réseau Hertzien s'impose la TNT. Toujours plus d'informations, de qualité à transmettre.

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1 - petit panorama des connectiques

pour transmettre le signal vidéo et connecter les diverses machines à mettre en oeuvre avant de pouvoir afficher une image, il existe une floppée de connecteurs. ils ne transmettent pas tous le même type de signal

Péritel ou prise SCART

Oshiden

VGA - DVI

BNC - RCA (ou "cinch")

DVI D- HDMI A

HDMI

1394 Fire 400c

 

1394 Fire 400

1394 Fire 400

Mini Displayport & Displayport

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Câble RJ45 Éthernet
Contact	Hub (MDI-X)	Carte Réseau (MDI)
1	RD+ (Réception)	TD+ (Transmission)
2	RD- (Réception)	TD- (Transmission)
3	TD+ (Transmission)	RD+ (Réception)
4	Pas utilisé en Éthernet. (Masse)
5
6	TD- (Transmission)	RD- (Réception)
7	Pas utilisé en Éthernet. (Masse)
8

RJ45

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Numéros de la broche	Fonction
1	Sortie audio droite
2	Entrée audio droite
3	Sortie audio gauche
4	Masse audio
5	Masse vidéo bleu
6	Entrée audio gauche
7	Entrée vidéo bleu
8	Entrée de commutation lente
9	Masse vidéo vert
10	Horloge
11	Entrée vidéo vert
12	Commande à distance
13	Masse vidéo rouge
14	Masse de commande à distance
15	Entrée vidéo rouge
16	Entrée de commutation rapide
17	Masse sortie vidéo
18	Masse de commutation rapide
19	Sortie vidéo
20	Entrée vidéo
21	Blindage

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Description des broches de la prise S-Vidéo
Broche	Description	Niv. signal	Impédance
3	Entrée/Sortie Vidéo Luminance	1 V	75 ohm
4	Entrée/Sortie Vidéo Chrominance	0,3 V	75 ohm
1	Masse Vidéo Luminance
2	Masse Vidéo Chrominance

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2 - pour comprendre

Vidéo composite : signal de base de la vidéo couleur analogique. Il trouve son origine dans le signal vidéo noir et blanc existant combiné avec les signaux de télévision.

Le signal vidéo composite véhicule simultanément les informations liées à la chrominance (couleurs) et celles liées à la luminance de l'image (noir et blanc) pour chacun des points qui composent l'image à afficher à l'écran.

 

 

S-Video (ou Super Video ou Y/C) : signal vidéo analogique dont la luminance et la chrominance sont véhiculées séparément. Le mode S-Video exploite ainsi deux conducteurs ou circuits séparés (câbles coaxiaux distincts).

Ce mode supprime le plus souvent la dégradation du signal vidéo composite engendrée par certaines interférences ou intermodulations entre les deux informations noir et blanc et couleur (cross-luma et cross-color) dont le résultat se traduit par une image perturbée par rapport à la source.

À la différence du mode vidéo à composantes séparées (YUV) ou combinées, seule la luminance (signal vidéo noir et blanc) est séparée de la chrominance (signal vidéo couleurs), laquelle est toujours véhiculée sur un seul signal modulé pour combiner les deux composantes de différenciation des couleurs ; cette combinaison exploite l'encodage couleurs NTSC ou PAL. Il n'existe pas de mode S-Video avec signal SÉCAM.

Le connecteur vidéo au format Ushiden (et non pas « mini DIN »)
5 conduteurs et 4 broches : 1 broche luminance (Y),
1 broche chrominance plus 2 broches de masse (1 pour Y, 1 pour C)
et le conducteur de blindage (masse externe).

 

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Le modèle YUV définit un espace colorimétrique en trois composantes. La première représente la luminance et les deux autres représentent la chrominance. YUV est utilisé dans les systèmes de diffusion télévisuelle PAL et NTSC. Le système SÉCAM utilise quant à lui l'espace colorimétrique YDbDr, dérivé de YUV.

 

 

Video Graphics Array (VGA) est un standard d'affichage pour ordinateurs. Il a été lancé en 1987 par IBM sous le nom MCGA en tant qu'amélioration des standards EGA et CGA à l'occasion de la mise sur le marché de la gamme PS/2. VGA appartient à une famille de standards d'IBM et reste compatible avec les précédents formats.

Comme d'autres réalisations d'IBM, VGA a été très largement cloné par d'autres fabricants. Bien que sa forme fût obsolète, dépassée par le standard XGA, c'est le dernier standard IBM que la majorité des fabricants ont décidé de suivre pour les architectures PC. Il fut ensuite dépassé par le standard SVGA.

Le terme VGA désigne aussi bien un mode d'affichage (640 × 480, etc.) qu'une connectique (connecteur VGA).

 

connecteur VGA (fiche Sub-D)

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Le format Digital Video, ou DV, est un format vidéo qui date de 1996 et qui permet d’enregistrer des vidéos sur des cassettes en numérique avec une faible compression pour chaque image. Ceci facilite le transfert direct de la vidéo vers un ordinateur pour ensuite l’éditer. Les cassettes DV existent en sept formats : DV, MiniDV, DVCAM, Digital8, DVCPRO, DVCPRO50 et DVCPRO HD. Elles enregistrent une vidéo numérique compressée grâce à une méthode DCT. La qualité vidéo numérique est supérieure aux formats analogiques courants, tels que 8mm, VHS-C ou Hi-8.
L’image est de résolution standard de 720 × 576 pixels répartis sur deux trames compressées en Jpeg, le rapport d’aspect de l’image diffusée est de 4:3 ou 16:9 après anamorphose, un rapport S/B (Signal / Bruit) de 54 dB, le DV analogiques Hi-8 ou S-VHS.
Le DV utilisant une structure d’échantillonnage 4:1:1 en NTSC (ou 4:2:0 en PAL), cela réduit la quantité de couleurs stockées - un problème qui n’existe pas pour un format analogique tel le Betacam SP qui est plus fidèle dans le rendu des couleurs et possède également une bonne performance dans des conditions de faible éclairage (voir aussi les successeurs numériques du Betacam SP : le Betacam SX et le Betacam numérique).

Le débit total enregistré (vidéo + audio + signaux auxiliaires) avoisine les 28,8 Mbit/s.
DV :
Les cassettes DV (taille "L") mesurent approximativement 120 × 90 × 12 mm et peuvent contenir jusqu’à 4,6 heures de vidéo numériques (soit 6,9 heures en mode Long Play).

MiniDV :
Les cassettes MiniDV (taille "S") mesurent approximativement 65 × 48 × 12 mm et sont disponibles en versions 30 minutes (soit 45 min. en mode Long Play), 60 min. (90 min. en LP) et 80 min. (120 min. en LP).

DVCAM (développé par Sony) :
Il s’agit de la version « professionnelle » du DV. DVCAM se positionne, aujourd’hui, plus dans le secteur institutionnel que professionnel. En effet, une bande aussi étroite (1/4") n’est pas adaptée aux conditions de tournage difficiles ainsi qu’aux sollicitations intensives en montage.

Les cassettes DVCAM sont proposées en deux tailles qui sont les mêmes qu’en DV. La petite (S) qui offre des durées de 12, 22, 32 et 40 minutes, et la grande (L) qui permet d’atteindre les 64, 94, 124 et 184 minutes.

DVCPRO (développé par Panasonic) :
Les cassettes DVCPRO permettent d’enregistrer 66 min. à un taux de 25 Mbit/s. Ces cassettes sont aussi utilisable en mode DVCPRO50, mais comme la vitesse d’enregistrement est alors doublée, la durée d’enregistrement s’en trouve divisée par deux (33 min.), ce qui est indiqué par les deux chiffres "66/33" qui figurent sur ces cassettes. Les cassettes DVCPRO sont de taille M (taille de la main).

DVCPRO50 (développé par Panasonic en 1998) :
Le DVCPRO50 double la vitesse d’enregistrement des cassettes DVCPRO et combine deux codecs DV en parallèle pour enregistrer de la vidéo numérique à un taux de 50 Mbit/s.

DVCPRO HD (développé par Panasonic en 2000) :
Le DVCPRO HD augmente encore la vitesse de la cassette et combine quatre codecs DV en parallèle pour atteindre 100 Mbit/s. Les cassettes DVCPRO HD sont de taille XL.

Les lecteurs de marque Sony ne peuvent lire que les format DV, DV Cam, les formats DVC Pro, DVC Pro 50, et HD étant supportés par Panasonic.

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FIREWIRE

FireWire est le nom commercial donné par Apple à une interface série multiplexée, aussi connue sous la norme IEEE 1394 et également connue sous le nom d'interface i.LINK, nom commercial utilisé par Sony. Il s'agit d'un bus véhiculant à la fois des données et des signaux de commandes des différents appareils qu'il relie.

 

connectique fire 400 femelle

FireWire utilise un multiplexage temporel : le temps est découpé en tranches de 125 microsecondes (8 000 cycles par seconde), les données étant découpées en paquets. Dans chaque tranche sont tout d'abord transmis les paquets isochrones (son, vidéo…) puis les paquets asynchrones (données informatiques). Ce système garantit la bande passante pour les flux vidéo évitant ainsi des effets de saccades et autres pertes de qualité. Les flux isochrones sont identifiés par un canal (maximum : 63), et doivent tous avoir un paquet par tranche ; une fois les paquets isochrones émis le reste du cycle est utilisé pour les paquets asynchrones identifiés non pas par un canal mais par l'identifiant du périphérique émetteur et l'identifiant du périphérique destinataire.
Le FireWire permet de disposer de débits théoriques atteignant :

100 Mb/s en version 1 (IEEE 1394a-s100)

200 Mb/s en version 1 (IEEE 1394a-s200)

400 Mb/s en version 1 (IEEE 1394a-s400)

800 Mb/s en version 2 (IEEE 1394b-s800)

1 200 Mb/s en version 2 (IEEE 1394b-s1200)

1 600 Mb/s en version 2 (IEEE 1394b-s1600)

3 200 Mb/s en version 2 (IEEE 1394b-s3200)

La norme IEEE 1394b peut également être appelée FireWire Gigabit, FireWire2 ou Firewire 800.

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le DVI

Digital Visual Interface (DVI) aussi appelée Digital Video Interface (appellation obsolète) lors de sa conception par le Digital Display Working Group (DDWG) est un type de connexion numérique qui sert à relier une carte graphique à un écran. Elle n'est avantageuse (par rapport au connecteur VGA) que pour les écrans dont les pixels sont physiquement séparés (et donc indépendants), ce qui est le cas des écrans LCD, plasma et des futurs OLED mais pas des écrans à tube cathodique (où le faisceau d'électrons reproduit — en temps réel — les variations du signal analogique).

 

Digital Visual Interface

 

La liaison DVI améliore sensiblement la qualité de l'affichage par rapport à la connexion VGA :

grâce à une séparation des nuances de couleur pour chaque pixel : image parfaitement nette ;

grâce à une transmission numérique (sans perte) des nuances de couleur.

C'est l'équivalent numérique de la liaison analogique RVB (Rouge Vert Bleu) mais véhiculée sur trois liaisons LVDS (low voltage differential signal) par trois paires torsadées blindées.

Pour les écrans numériques en interne (seuls ceux à tube cathodique ne le sont pas), la liaison DVI évite la conversion numérique-analogique (N/A) par la carte graphique, suivie de la conversion analogique-numérique (A/N) dans l'écran (on reste directement en numérique d'un bout à l'autre), à laquelle il faut ajouter les pertes et les parasites lors du transfert par le câble occasionné par le VGA. L'interface DVI permet d'éviter toutes ces pertes.

Le DVI permet à l'écran de détecter plus vite la résolution actuellement affichée. Ceci évite aussi des réglages de l'écran, ces derniers étant généralement automatisés.

 

 

Il existe trois types de prises :

le DVI-A (DVI-Analog) qui transmet uniquement le signal analogique ;

le DVI-D (DVI-Digital) qui transmet uniquement le signal numérique ;

le DVI-I (DVI-Integrated) qui transmet (sur des broches séparées) soit le signal numérique du DVI-D, soit le signal analogique du DVI-A (un seul type de signal selon ce qui est branché, sans faire de conversion de l'un vers l'autre).

Les détrompeurs présents sur le DVI-A et le DVI-I mâle, empêchent de les connecter à une prise DVI-D femelle, ceci afin d'éviter de brancher une source analogique sur une entrée purement numérique , ce qui est incompatible. Actuellement, la plupart des sorties DVI des cartes graphiques sont des DVI-I. Or, si l'écran propose une entrée DVI, il affichera le signal des broches numériques (autrement dit les broches de la norme DVI-D) et ignorera le signal des broches analogiques. Le DVI-A permet de conserver la possibilité d'utiliser un écran cathodique, via un adaptateur « DVI vers VGA », disposant d'un côté une prise DVI et de l'autre une prise VGA.

Les connecteurs DVI-I sont donc utilisés comme des DVI-A ou des DVI-D suivant le type de signal qu'ils produisent : analogique ou numérique.

 

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Le High Definition Multimedia Interface

(en français : Interface Multimedia Haute Définition) est une norme et interface audio/vidéo entièrement numérique pour transmettre des flux chiffrés non compressés. Le HDMI permet de connecter une source audio/vidéo DRM - comme un lecteur Blu-ray, un ordinateur ou une console de jeu - avec un récepteur compatible - tel qu'un téléviseur HD.

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Principes techniques et distinction par niveaux

La norme HDMI permet d'exploiter les différents formats vidéo numériques, dont la définition standard (SD), la définition améliorée (ED) et la haute définition (HD) ainsi que le son multi-canal, en véhiculant toutes les données grâce à un seul câble. Il existe plusieurs niveaux HDMI, symbolisés par un chiffre associé à l'acronyme ; par exemple : HDMI 1.0, HDMI 1.3, etc.

Le HDMI est indépendant des différentes normes de télédiffusion ou transmission numérique telles que la télévision numérique terrestre, l'IPTV, la télévision numérique par satellite ou par câble.

Le format HDMI exploite un procédé qui conditionne (encapsule) le flux des données vidéo par TMDS, pour leur transmission. Lors de la création de la norme HDMI, le débit ou taux de transmission maximal a été fixé à 165 Mpixel/s. Ce taux a été suffisant pour assurer une résolution vidéo de 1080p à 60 Hz ou de la norme UXGA (1 600×1 200); toutefois, la norme HDMI 1.3 a permis d'augmenter la transmission jusqu'à 340 Mpixel/s.

HDMI permet aussi la transmission du son jusqu'à 8 canaux non compressés sur un taux d'échantillonnage de 192 kHz avec 24 bit/échantillon ainsi que le support de flux audio compressés comme le DTS et le Dolby Digital. Ces données sont également conditionnées (encapsulées) conformément à la norme de transmission TMDS.

Ces spécificités permettent une compatibilité avec le format Super Audio CD (SACD) procurant un débit pouvant atteindre 4 fois le taux du CD.

La norme HDMI 1.3 procure un flux audio de très haute performance - sans perte de qualité (lossless) - pouvant exploiter les formats Dolby TrueHD ou DTS-HD Master Audio.

Connectique A et B

• Le connecteur HDMI standard de Type A comporte 19 broches.
• La version du connecteur HDMI compatible pour les résolutions supérieures est de Type B
  

connecteur type A

Le connecteur Type B possède 29 broches offrant une compatibilité avec les très hautes résolutions (avec une certaine évolutivité). Il est adapté aux résolutions supérieures au WQSXGA (3 200×2 048).

Le Type A est rétro-compatible avec le DVI Single-link (DVI-D, DVI-I mais pas DVI-A), lequel est largement utilisé pour les moniteurs informatiques et les cartes graphiques d'ordinateurs. Ainsi, avec un simple adaptateur, tout appareil source qui exploite la norme DVI-D est quasi compatible avec un écran à la norme HDMI et vice et versa; toutefois, les caractéristiques audio et de contrôle à distance propres au HDMI ne pourront être utilisées puisqu'elles n'existent pas pour la connectique DVI.

Sur le même principe, le HDMI Type B est rétro-compatible avec la connectique DVI Dual-link.

Formats vidéos compatibles

SDTV (Standard Definition TV) :

• 720×480i (conforme au standard NTSC entrelacé numérique)
• 720×576i (conforme au standard PAL entrelacé numérique)

EDTV (Enhanced Definition TV Résolution améliorée) :

• 640×480p (VGA)
• 720×480p (conforme au standard NTSC, affichage progressif)
• 720×576p (conforme au standard PAL, affichage progressif)

HDTV (High Definition Television Haute Définition) :

• 1280×720p ("720p")
• 1920×1080i ("1080i")
• 1920×1080p ("1080p")
  

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Entrelacé ?

Dans le mode entrelacé, la carte graphique envoie à l'écran d'abord les lignes d'affichage paires, puis, lors du cycle de rafraîchissement suivant, les lignes impaires. Cependant, ce type d'affichage engendre des scintillements fatiguants pour les yeux.

Cette méthode fut appliquée lorsque la mémoire vidéo de la carte était trop limitée pour contenir la totalité de l'image. La première « moitié » de l'image était mémorisée, puis la seconde « moitié » était transférée au moniteur. C'est ainsi qu'une résolution de SVGA — 1 024 x 768 pixels en 256 couleurs, ce qui nécessite 768 ko en mémoire vidéo — pouvait être affichée avec des cartes graphiques ne disposant que de 512 ko de mémoire vive.

De fait, même si cette technologie, permettait d'annoncer des fréquences élevées, elles apportaient un confort d'utilisation largement inférieur à celui d'un affichage non entrelacé. De plus il fallait s'assurer que les fréquences de la carte graphique et de l'écran étaient compatibles d'entre elles.

voir wiki : entrelacement

Désentrelacé ?

Le désentrelacement est le procédé qui permet d'afficher en balayage progressif une image transmise en mode entrelacé.

En mode entrelacé, une moitié d'image est transmise à chaque trame : lignes impaires pour la première image, ligne paires pour la deuxième et ainsi de suite. Le signal est donc composé de trames impaires et paires se succédant. En affichage progressif, une trame correspond à une image entière, une ligne paire succède à une ligne impaire dans la trame.

Si un signal vidéo entrelacé est affiché tel quel par un moniteur à balayage progressif, alors chaque trame est considérée comme une image et non comme une demie image. On peut donc avoir à l'écran des lignes appartenant à deux images successives et non à la même image, ce qui crée des artefacts.

L'affichage désentrelacé comporte quelques avantages par rapport à l'entrelacé :

• la résolution verticale perçue d'une image entrelacée est équivalent à 60 % du nombre de lignes affichées à l'écran : en effet, la fréquence étant plus faible, on a l'un au-dessus de l'autre un point bien éclairé et un point ayant perdu de l'intensité, d'où une moins bonne perception des détails ; la résolution latérale n'est elle pas affectée
  par exemple, la perception d'un affichage en haute résolution 1080i (1 920×1 080, entrelacé) est équivalent à un affichage en théorie plus faible 720p (1 280×720, progressif) malgré un nombre plus important de lignes ;

• pas de clignotement de motifs horizontaux rapprochés, pas d'artefact lors des travellings rapides ; équipement vidéo de traitement plus simple ; compression plus facile.
  

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  Ratio des format d'affichage

  Quatre tiers, Seize neuvième, VGA, XGA, PAL, NTSC : chaque appellation correspond à une résolution particulière. quelques images pour comprendre :

   

  
  ratio des formats d'écran
  

   

  

Norme d'affichage	X (largeur)	Y (hauteur)	Pixels (en millions)	Format d'image	Pourcentage de différence en pixels									Format écran large	Dimension typique de l'écran
					QVGA	VGA	SVGA	XGA	XGA+	SXGA	SXGA+	UXGA	QXGA
QVGA	320	240	0.08	1.33	0%	-75%	?	?	?	?	?	?	?		2.8″/ 7,11 cm
VGA	640	480	0.31	1.33	?	0%	-36%	-61%	-69%	-77%	-79%	-84%	-90%	WVGA
SVGA	800	600	0.48	1.33	?	56%	0%	-39%	-52%	-63%	-67%	-75%	-85%
XGA	1024	768	0.79	1.33	?	156%	64%	0%	-21%	-40%	-47%	-59%	-75%	WXGA	15″/ 38 cm
XGA+	1152	864	1.00	1.33	?	224%	107%	27%	0%	-24%	-32%	-48%	-68%	WXGA+	17″/ 43 cm
SXGA	1280	1024	1.31	1.25	?	327%	173%	67%	32%	0%	-11%	-32%	-58%	WSXGA	17-19″/ 43-48 cm
SXGA+	1400	1050	1.47	1.33	?	379%	206%	87%	48%	12%	0%	-23%	-53%	WSXGA+
UXGA	1600	1200	1.92	1.33	?	525%	300%	144%	93%	46%	31%	0%	-39%	WUXGA	20″/ 51 cm
QXGA	2048	1536	3.15	1.33	?	924%	555%	300%	216%	140%	114%	64%	0%	WQXGA	30″/ 76 cm

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