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Télévision
La télévision désigne à la fois :
- le procédé employé pour la transmission des images instantanées en mouvement ;
- l’appareil qui reçoit ces images.
Le terme « télévision » vient du grec (tele : « loin » et vision ; ce qui donne « voir loin » ou « vision à distance »).
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Histoire
Le premier téléviseur
À la fin du dix-neuvième siècle, des savants réfléchissent déjà aux moyens de transmettre des images. Différentes découvertes et inventions s'approchent petit à petit du succès, mais il faut attendre 1926 pour que l'inventeur écossais John Baird présente à Londres son "téléviseur" (l'appareil qui permet de recevoir les images transmises en télévision). C'est la naissance de la télévision !
Des chercheurs au travail
Au cours des années suivantes, le procédé technique de la télévision reçoit de nombreuses améliorations sous l'impulsion d'inventeurs de nombreux pays. Parmi les pionniers, de la télévision figurent même deux ingénieurs français (René Barthélémy et Henri de France) ! En Angleterre, aux USA, en Allemagne et en France différentes expériences sont lancées. En France, les premières émissions régulières débutent en 1935 grâce à des antennes installées sur la tour Eiffel. Mais, à l'époque, très peu de gens possèdent un récepteur (téléviseur) et l'invention reste encore très mal connue. Dès la fin de la seconde guerre mondiale, la télévision prend enfin son envol !
Les antennes fleurissent
En 1949, la RTF (radiodiffusion et Télévision française) est créée par l'État français pour organiser et contrôler la diffusion radiophonique et télévisuelle. Un réseau d'antennes est installé et la population découvre peu à peu le téléviseur. Les progrès sont spectaculaires : en 1950, seuls 19 % des Français sont en mesure de recevoir la télévision et dix ans plus tard, la télévision est accessible à 70% de la population.
En 1947, il n'existe encore qu'une seule chaîne de télévision en France, et l'État surveille de très près les programmes diffusés : leur but est d'informer, d'éduquer et de divertir le public. Le 29 juin 1949, Pierre Sabbagh lance le premier journal télévisé.
Une deuxième chaîne voit le jour en 1963, puis une troisième en 1971.
La vie en couleur
Jusque-là, les émissions de télévision étaient en noir et blanc. Dès 1951, des essais de télévisions en couleur sont réalisés, mais les premières émissions en couleur n'arrivent en France qu'en 1967. Le 1er octobre 1967, la couleur apparaît sur la deuxième chaîne de l'ORTF. À cette date, la France compte près de huit millions de téléviseurs et la télévision est véritablement entrée dans le quotidien des Français. Actuellement, les progrès ont fait que la télévision renvoie une image en très haute définition.
On zappe ?
Depuis les années 1950, elle a connu de nombreuses innovations : apparitions de la télécommande, du magnétoscope puis du DVD, agrandissement des écrans, télévision de haute-définition (qui offre une meilleure qualité d'images, multiplication des chaînes et des services (comme la vidéo à la demande). Principal média du siècle, la télévision reste, malgré le développement d'Internet, un moyen de diffusion de l'Information et de divertissement essentiel dans le monde moderne. En 1975, l’INA est créée et archive les contenus télévisés.
La radio et la télévision ont sauvé la tour Eiffel
La célèbre tour construite par Gustave Eiffel pour l'exposition universelle de 1886 devait à l'origine être démontée au bout de vingt ans ! Soucieux de la préserver, Eiffel permit en 1903 qu'elle serve à des expériences de radiodiffusion. Haute de 300 mètres, elle révéla vite son utilité : des antennes radios installées à son sommet permettaient en effet de diffuser les ondes dans un large périmètre. En 1935, un émetteur pour la télévision vint s'ajouter aux antennes au sommet de la tour. L'intérêt de la tour Eiffel pour la diffusion de la radio et de la télévision a ainsi largement contribué à sauver celle qui est aujourd'hui devenue le monument français le plus célèbre du monde ! Étonnant, non ?
Principe de fonctionnement
Un récepteur de télévision est capable de reproduire à la fois des images et du son. Pour la réception et la reproduction du son, le fonctionnement est semblable à celui d'un poste de radio. On va donc s'intéresser au moyen de récupérer et de reproduire des images.
À l'origine, la télévision (tout comme, bien avant, la photographie) était en noir et blanc.
Récupération d'une image
Pour filmer une scène, on utilise une caméra de télévision. La caméra possède un objectif, semblable à ceux des appareils photo, qui projette l'image de la scène filmée sur un capteur. Ce capteur est capable de mesurer la quantité de lumière reçue en différents points de l'image et de générer un signal électrique dont la tension indique la luminosité mesurée.
Toutefois, à un instant donné, on ne peut transmettre que la luminosité d'un point précis de l'image. Pour transmettre l'image complète, on fait ce qu'on appelle un balayage.
Au début, le capteur récupère la luminosité du point en haut à gauche de l'image, puis il continue en mesurant la luminosité de la suite de l'image en se déplaçant vers la droite. Les luminosités mesurées sont transformées en un signal électrique de tension variable.
Lorsque le capteur arrive au point situé en haut à droite de l'image, il a récupéré et transmis sous la forme d'un signal électrique la luminosité des différents points d'une ligne situées tout en haut de l'image.
Il recommence alors à gauche de l'image à mesurer la luminosité d'une autre ligne située juste en dessous de la première et transmet sous la forme d'un signal électrique les luminosités mesurées. Quand c'est fini, c'est-à-dire quand il est arrivé au bord droit de la deuxième ligne, il recommence à partir du bord gauche pour la troisième ligne, et ainsi de suite.
Finalement, lorsque les luminosités de la ligne du bas ont été transmises, c'est-à-dire quand il arrive tout en bas à droite de l'image, le capteur a analysé et transmis sous la forme d'un signal électrique une image complète.
Toutefois, la caméra ne cherche pas à transmettre juste une photo de la scène, mais à filmer en permanence ce qui s'y passe. Pour cette raison, lorsqu'une image de la scène a été transmise en entier, le capteur recommence en haut à gauche de l'image pour transmettre la même scène un tout petit peu plus tard et la transmission des images peut se poursuivre pendant des heures si nécessaire.
Reproduction d'une image
Au siècle dernier, la reproduction des images était réalisée grâce à un tube cathodique. Il s'agit d'un d'un type particulier de tube électronique. À l'avant, il y a une dalle de verre très légèrement bombée recouverte sur la face interne d'une peinture fluorescente. À l'arrière, il y a ce qu'on appelle un canon à électrons.
Au siècle dernier, les émissions de télévision ne reprenait pas le format panoramique des salles de cinéma, mais un rapport de dimension de 4/3. Par exemple si la largeur de l'image sur l'écran était de 40 cm, sa hauteur était de 30 cm. La profondeur du tube cathodique était proche de la hauteur de l'image, donc 30 cm dans le cas de cet exemple. Le tube cathodique étant très volumineux par rapport aux écrans plats actuels, un récepteur de télévision était très volumineux.
Tout à fait à l'arrière du tube cathodique, il y a une plaque (nommée cathode) qui est chauffée par un filament nommé chauffage. Le fait de réchauffer cette cathode permet une meilleure émission d'électrons par cette dernière.
Juste après le filament, des électrodes permettent de doser la quantité d'électrons qu'on veut faire passer, puis les électrons qui sont passés sont accélérés vers l'avant du tube par un fort champ électrique (15000 à 25000 volts sont nécessaires), puis ils frappent la peinture fluorescente qui émet alors de la lumière. Plus il y a d'électrons qui frappent la peinture fluorescente, plus la lumière est intense. On peut ainsi produire du noir (absence d'électrons), du blanc, et des gris plus ou moins clairs.
Si le tube cathodique se limitait à une ampoule avec d'un coté un canon à électrons et de l'autre la couche fluorescente, il n'y aurait pas d'image mais seulement un point très lumineux au centre de l'écran. Mais il y a aussi à l'arrière (autour du canon à électrons) ou avant l'élargissement de l'écran (après les bobines de concentration et d'accélération), 4 bobines qui produisent des champs magnétiques. Deux de ces bobines émettent un champ magnétique orienté horizontalement et les deux autres émettent un champ magnétique orienté verticalement.
En faisant varier l'intensité et le sens de ces champs magnétiques, on peut dévier le faisceau d'électrons de manière à ce qu'il parcoure par lignes successives la totalité de la surface fluorescente.
Il reste un dernier problème à résoudre. Il faut que le balayage du faisceau d'électrons sur la surface fluorescente, coïncide avec le balayage dans le capteur de la caméra qui a récupéré l'image. À chaque début de ligne sur le capteur de la caméra, le faisceau d'électrons sur l'écran doit être envoyé au maximum à gauche et à chaque début d'image (qu'on appelle trame) sur le capteur de la caméra, le faisceau d'électrons sur l'écran doit être envoyé au maximum en haut.
Pour cela, lorsque la caméra a fini d'analyser une ligne de l'image, elle ne passe pas immédiatement à la ligne suivante. Entre deux lignes successives, pendant environ 23 % du temps qu'il a fallu pour transmettre la ligne, la caméra envoie un signal électrique qui correspond d'abord au noir, puis à "plus noir que le noir". La réception par le poste de télévision du signal électrique "plus noir que le noir" appelé top de synchronisation lui permet de savoir qu'il doit retourner en début de ligne.
De même, après avoir transmis une image complète, la caméra ne passe pas de suite à la suivante, mais attend la durée de plusieurs lignes avant de commencer à récupérer et transmettre la nouvelle image. Au niveau du signal électrique généré par la caméra, ça laisse le temps d'envoyer un top de synchronisation trame qui indiquera au téléviseur qu'il faut revenir en haut de l'image.
Problème du scintillement
En Europe, la télévision transmet 25 images par seconde. C'est suffisant pour que l'œil perçoive du mouvement au lieu d'une série d'images fixes. Toutefois, comme la lumière envoyée par l'écran de télévision n'est pas permanente (de temps en temps le haut de l'image s'éclaire, à d'autres moments c'est le bas), ce clignotement est perçu par l'œil. Par contre, un clignotement qui se produit 50 fois par secondes est vu comme une lumière fixe. Pour résoudre ce problème sans avoir à transmettre 50 images complètes par seconde, la caméra commence par récupérer et transmettre les lignes impaires d'une image (la première, la troisième, la cinquième, etc... jusqu'en bas de l'image), puis elle remonte presque en haut d'image pour récupérer et transmettre les lignes paires. Le récepteur de télévision fait de même en reproduisant pendant un cinquantième de seconde les lignes impaires puis pendant le cinquantième de seconde suivant les lignes paires (cette méthode se nomme l'entrelacement). Vu de suffisamment loin pour ne pas distinguer l'image ligne par ligne, on perçoit une image sans scintillement.
La télévision en couleurs
L'œil humain dispose dans la rétine de capteurs, les cônes qui mesurent la quantité de lumière dans trois couleurs. Certains cônes sont sensibles au rouge, d'autres ont leur maximum de sensibilité dans le vert, les derniers sont sensibles surtout au bleu et au violet. Toutefois, les cônes ne sont pas juste sensibles à une couleur précise du spectre lumineux mais leur sensibilité diminue progressivement lorsqu'on s'en éloigne. Ainsi, alors que dans le spectre lumineux, le jaune se situe entre le rouge et le vert, les cônes sensibles ou rouge et ceux sensibles au vert sont tous les deux très sensibles au jaune. Ce n'est qu'en se déplaçant vers le orange que les cônes sensibles au vert perçoivent moins de luminosité, alors qu'en allant vers le jaune-vert, c'est les cônes sensibles ou rouge qui deviennent moins sensibles.
Récupération des couleurs
Pour capter la couleur d'un objet avec une caméra, il suffit de récupérer sa luminosité dans le rouge, le vert et le bleu. Pour cela, les premières caméras de télévision utilisaient des miroirs semi transparents pour envoyer l'image de l'objectif vers 3 capteurs. Devant l'un d'eux, il y avait un morceau de verre coloré en rouge, devant un autre coloré en vert, devant le troisième coloré en bleu. Et ensuite chacun des capteurs de la caméra mesuraient juste une luminosité.
Si en utilisant les colorants adéquats, la transmission des couleurs par les 3 filtres colorés reproduit fidèlement la courbe de sensibilité des cônes de l'œil humain, on mesure correctement la couleur de n'importe quel objet.
Dans les caméras de télévision actuelles, un seul capteur est utilisé pour les 3 couleurs. Devant ce capteur, il y a des centaines de milliers ou des millions petits filtres colorés rouges, verts et bleus très rapprochés, ce qui fait qu'en certains points de l'image (la moitié) le capteur mesure la luminosité dans le vert, dans d'autres (un quart), la luminosité dans le rouge et dans les derniers (un quart) celle dans le bleu. Les points de l'image sont suffisamment rapprochés pour qu'il soit facile d'estimer sans grand risque d'erreur la luminosité dans les 3 couleurs partout dans l'image.
Reproduction des couleurs
vert 59%, rouge 30% et bleu 11 % de la luminosité du blanc.
Pour reproduire la couleur il suffit de mélanger dans les bonnes proportions de la lumière rouge, de la lumière verte et de la lumière bleue. Par exemple, si on mélange dans la même proportion de la lumière rouge et de la lumière verte, l'œil humain verra du jaune, même si aucune lumière jaune n'a été envoyée. Et si on rajoute la même proportion de lumière bleue, l'œil verra du blanc, couleur qui n'existe pas dans le spectre lumineux.
Un tube cathodique couleur est équipé de 3 canons à électrons, chacun avec ses électrodes de commande permettant de dose la quantité d'électrons à envoyer. L'un d'entre eux servira à produire une image rouge, un autre une image verte et les troisième une image bleue, ces trois images devant se superposer à l'avant du tube cathodique.
Pour cela, 2 modifications à l'avant d'un tube cathodique couleur sont nécessaires par rapport aux tubes destinés à produire une image en noir et blanc.
1: Canons à électrons
2: Faisceaux d’électrons
3: Masque pour séparer les faisceaux pour les parties rouge, verte et bleue de l’image
4: Couche fluorescente avec zones rouges, vertes et bleues
5: Gros plan de la face intérieure de l'avant de l’écran.
Vers l'avant du tube cathodique, il y a une plaque de métal percée de trous. Les électrons qui atteignent la couche fluorescente de l'écran sont ceux qui réussissent à passer à travers un trou. Mais comme les électrons des 3 canons à électrons n'ont pas démarré du même endroit, après avoir traversé le même trou, ils n'aboutiront pas au même endroit sur la couche fluorescente qui est située un peu plus loin.
Or, cette couche fluorescente n'est pas juste une peinture répartie uniformément sur la face interne du verre de l'écran. À l'endroit où les électrons chargés de l'image rouge doivent arriver, on met une peinture fluorescente qui produit de la lumière rouge. Là ou du vert doit apparaître sur l'écran, un autre peinture fluorescente produit de la lumière verte et une troisième peinture fluorescente est utilisée pour produire l'image bleue. Les 3 images colorées ne sont donc pas strictement au même endroit sur l'écran mais elles sont suffisamment rapprochées pour qu'en regardant l'écran à quelques dizaine de centimètres de distance et à plus forte raison a quelques mètres de distance, on ne voit que le résultat du mélange des 3 couleurs.
Dans les premiers tubes cathodiques couleur, les 3 canons à électrons étaient disposés en triangle et les trous de la plaque de métal étaient ronds. Par la suite, (vers 1970 au Japon et à partir de 1975 en France), d'autres tubes cathodiques ont été fabriqués avec les 3 canons à électrons disposés horizontalement, et beaucoup plus près les uns des autres que dans la disposition en triangle. De ce fait, les trous dans la plaque de métal sont devenus rectangulaires avec leur grand coté dans le sens de la hauteur. Et pour les peintures fluorescente, il suffisait de mettre aux bons endroits des bandes verticales de peintures qui produisaient la bonne couleur. Dans le cas des tubes Trinitron de Sony, au lieu de percer une plaque de métal de trous verticaux, c'était juste des fils verticaux bien droits qui empêchaient les électrons d'arriver sur une peinture fluorescente qui ne produisait pas la bonne couleur. Toutefois, si on tapait sur un coté de l'écran, ça faisait vibrer les fils et perturbait les couleurs pendant quelques secondes.
Passage aux écrans plats
Vers l'an 2000, les tubes cathodiques des écrans de télévision et d'ordinateurs ont été remplacés par des écrans à cristaux liquides. Lorsqu'on fait passer du courant dans des cristaux liquides, ils modifient la polarisation de la lumière. Si on rajoute un filtre polarisant, la quantité de lumière qui passera sera différente si le cristal liquide est alimenté en électricité ou ne l'est pas. Ce principe a d'abord été utilisé pour afficher l'heure et éventuellement la date sur des montres, ainsi que des chiffres sur certains appareils de mesure. Dans ce cas, l'affichage est en noir et blanc et plus précisément à certains endroits l'afficheur est aussi clair que s'il était éteint, à d'autres, il est beaucoup plus sombre.
Mais en dosant la tension électrique au borne d'un cristal liquide, on peut faire varier de manière continue la quantité de lumière qui passera, ce qui est suffisant pour produire un écran de télévision noir et blanc avec aussi des gris plus ou moins foncés.
Pour fabriquer un écran couleur à cristaux liquides, il faut rajouter des filtres rouges, verts et bleus et comme avec les écrans cathodiques, l'image est composée d'une multitude de zones rouges, vertes et bleues à coté les unes des autres. Si tu disposes d'une loupe puissante, (grossissement 5 fois minimum), tu pourras voir en observant un écran de télévision ou d'ordinateur qu'une surface qui apparaît d'une couleur unie est en fait composée de rouge, vert et bleu dans des proportions qui dépendront de sa luminosité et de sa couleur. Des 3 couleurs, le vert étant la plus lumineuse, il faudra chercher une teinte pas trop claire pour voir que c'est bien du vert. À l'opposé, la composante bleue sera toujours foncée. L'expérience peut aussi être faite avec un smartphone, mais comme leurs écrans sont destinés à être regardés de plus près, il risque de falloir regarder avec une loupe encore plus puissante.
L'inconvénient des filtres colorés placés devant les cristaux liquides est qu'ils absorbent beaucoup de lumière. De ce fait, alors qu'on peut faire des afficheurs à cristaux liquide noir et blanc qui renvoient la lumière qui arrive dessus, pour faire un écran couleur à cristaux liquides, il faut un rétro-éclairage, c'est à dire une source de lumière (blanche) qui éclaire l'écran par derrière. Cette source de lumière consomme beaucoup plus d'électricité que le système à cristaux liquides qui dose la lumière qui passera. C'est pour cette raison qu'en utilisant son smartphone à écran couleur juste pour taper des SMS, on déchargera sa batterie alors qu'un écran noir et blanc de même taille pourrait être allumé en permanence avec une consommation infime d'électricité et serait par ailleurs parfaitement lisible dehors en plein soleil comme les afficheurs des montres.
Malgré tout, un écran à cristaux liquides couleur avec son rétro-éclairage consomme moins d'électricité qu'un tube cathodique. Mais le plus gros changement réside dans le fait qu'on peut faire un grand écran à cristaux liquides de seulement quelques centimètres d'épaisseur. Le poste de télévision sera donc plus facile à transporter.
D'autres technologies d'écrans plats utilisent des LED pour produire directement de la lumière colorée et consomment moins d'électricité qu'un écran à cristaux liquides avec son rétro-éclairage. Mais la durée de vie de ces écrans serait à améliorer.
La télévision en relief
La fabrication et l'observation d'images que l'on verra en relief est très ancienne. Elle part du principe que les deux yeux d'une personne étant distant d'environ 8 cm, la personne ne verra pas exactement la même scène de l'œil droit et de l'œil gauche. Il suffit de photographier ou filmer une scène avec deux caméras distantes de quelques centimètres puis d'envoyer à chaque œil l'image qui le concerne. C'est le principe du stéréoscope inventé en 1838.
Le plus gros problème consiste à faire en sorte que chaque œil reçoive l'image qui lui est destinée.
Pour les images en noir et blanc, il y a un procédé très simple : les anaglyphes. L'image pour l'œil gauche est dans une couleur et celle pour l'œil droit dans une autre. L'observateur porte des lunettes avec des verres de couleur différente pour chaque œil. Le résultat est bon pour des images noir et blanc mais n'est pas satisfaisant pour reproduire des scènes avec des couleurs vives.
Une autre possibilité est de rajouter sur l'écran des prismes qui transmettent une image différente selon l'endroit depuis lequel on le regarde. Le procédé marche bien pour des photos en relief qu'on regardera depuis quelques dizaines de centimètres de distance, mais il faudrait des prismes très directifs pour des écrans de télévision destinés à être vus à plusieurs mètres de distance et bien positionner la tête pour que chaque œil voie la bonne image et rien de l'image destinée à l'autre œil. Il s'agit malgré tout du seul procédé permettant de voir des images en relief sur un écran sans utiliser de lunettes spéciales.
D'autres procédés permettent la restitution du relief en couleurs avec des lunettes.
Certaines lunettes utilisent la polarisation de la lumière pour transmettre à chaque œil une image différente. Avec 2 vidéoprojecteurs, chacun avec son filtre polarisant, qui projettent leurs images sur un écran métallisé, c'est facile à faire. Par contre, un écran de télévision destiné à produire le même résultat devra être capable de générer 2 images couleur polarisées différemment.
Une autre possibilité est que l'écran de télévision normal produise alternativement une image pour l'œil gauche puis une pour l'œil droit. Les lunettes que porte le spectateur sont télécommandées par un petit émetteur posé sur le téléviseur et des cristaux liquides dans les lunettes masquent alternativement pour chaque œil l'image qu'il ne doit pas voir.
Des films (comme Avatar) et des téléviseurs couleur en relief ont été proposés à la vente vers 2010, mais comme les stations de télévision ne se sont pas équipées pour produire et diffuser des émissions en relief, la seule possibilité pour profiter du relief était d'acheter ces films et la vente de téléviseurs en relief n'a fonctionné qu'un petit nombre d'années.
La transmission des émissions à distance
Transmission analogique en noir et blanc
Pour transmettre la télévision à distance, on utilise les ondes radio. Toutefois, pour transmettre une bonne image animée, il faut un signal électrique qui monte à des fréquences beaucoup plus élevées que pour la transmission du son.
Calculons la fréquence souhaitable pour les transmission en Europe.
- 25 images par seconde,
- 405 ligne en Grande-Bretagne, 450 puis 819 ligne en France pour la chaîne en noir et blanc,
- 625 lignes en Europe pour les chaînes couleur,
- proportion largeur/hauteur de l'écran = 4/3.
La fréquence qui permet d'avoir des lignes et des colonnes de la même épaisseur est donc :
Ce qui donne (en arrondissant les Mégahertz) :
- 5 467 500 Hz = 5,47 MHz en 405 lignes,
- 6 750 000 Hz = 6,75 MHz en 450 lignes,
- 13 020 833 Hz = 13 MHz en 625 lignes,
- 22 358 700 Hz = 22,36 MHz en 819 lignes,
Si on prend l'exemple de 625 lignes avec un écran de 40 cm de largeur et 30 cm de hauteur, avec un signal électrique à la fréquence de 13 MHz pourrait restituer des détails d'un demi millimètre.
Mais si on regarde le détail de la mire, de haut en bas, la qualité est limitée par la nécessité de passer brutalement d'une ligne à l'autre alors que de gauche à droite, c'est seulement la fréquence du signal électrique qui peut limiter la netteté. En pratique, on peut diviser les fréquences obtenues ci-dessus par 2 à 3 en gardant une qualité suffisante.
La premières chaîne de télévision de plusieurs pays d'Europe a utilisé la bande VHF et plus précisément les fréquences allant de 41 MHz à 68 MHz puis celles allant de 163 MHz à 223 MHz pour sa diffusion par les différents émetteurs du pays concerné.
Plus tard, lorsque d'autres chaînes sont apparues, elles ont été diffusées en 625 lignes dans la bande UHF et plus précisément la gamme de fréquences allant de 470 MHz à 862 MHz sur des canaux espacés de 8 MHz et numérotés de 21 à 69.
Théoriquement, chaque canal pouvait supporter une chaîne de télévision. Mais il faut tenir compte des endroits où plusieurs émetteurs situés en des lieux différents peuvent être captés et ne doivent pas se perturber. Pour cela, on les fait émettre sur des canaux différents, ce qui limite le nombre total de chaînes.
À l'intérieur d'un canal, l'image (pour l'instant en noir et blanc) est transmise en modulation d'amplitude et à une fréquence différente (plus élevée de 6 MHz que l'image dans le cas de la bande UHF), le son est transmit selon le pays en modulation d'amplitude ou en modulation de fréquence.
Les choix techniques pour passer à la couleur
Au premier abord, pour passer d'une chaîne noir et blanc à une chaîne couleur, il suffit de transmettre 3 images au lieu d'une puisque dans une image noir et blanc, on transmet la luminosité de toutes les parties de l'image, alors qu'en couleur, il faut une luminosité dans le rouge, une dans le vert, et une dans le bleu.
Cependant, deux contraintes ont été rajoutées par rapport à cette analyse :
- Il faudrait que le passage à la couleur n'oblige pas de changer quelque-chose au fonctionnement des téléviseurs noir et blanc,
- Il faudrait que le passage à la couleur n'occupe pas plus de place dans les fréquences des ondes radio que la diffusion en noir et blanc.
Pour régler la première contrainte, il faut continuer à diffuser une image en noir et blanc. Pour obtenir les gris correspondant à la luminosité perçue pour chaque couleur, on mélange les 3 images colorées dans des proportions différentes.
- 29,9 % pour le rouge,
- 58,7 % pour le vert,
- 11,4 % pour le bleu.
Bon, si on avait choisi :
- 2/7 = 28,6 % pour le rouge,
- 4/7 = 57,1 % pour le vert,
- 1/7 = 14,3 % pour le bleu.
ça n'aurait pas changé grand-chose ! (juste les jaunes un peu plus foncé, et les bleus un peu plus clairs). On peut se demander comment ils ont choisi les proportions au millième près.
Il manque les informations pour la couleur. Pour ça, on a constaté qu'au niveau des détails de petite taille dans le champ visuel, l'œil distingue mieux les changements de luminosité que les changements de couleur. En conséquence, il n'est pas nécessaire que les informations qui concernent la couleur dans ce qu'on voit soient aussi nettes que celles qui concernent la luminosité. Et si les couleurs peuvent être moins nettes, on n'a pas besoin de monter autant en fréquence dans le signal électrique.
L'idée adoptée pour transmettre aussi la couleur est de superposer à l'image noir et blanc, toujours transmise en modulation d'amplitude, un signal modulé qui concernera la couleur et qui ne montera pas plus en fréquence que le premier. Le problème est qu'à partir de l'image noir et blanc, ce n'est pas une information qui manque pour reproduire la bonne couleur, mais deux.
À partir de là, 3 procédés distincts ont été mis au point pour rajouter la couleur à l'image noir et blanc.
Le procédé américain NTSC
C'est le plus ancien des trois procédés. Mis au point en 1951, il a été utilisé à partir de 1954 lorsque les premiers téléviseurs couleur a tube cathodique ont été fabriqués.
En plus de l'image noir et blanc, on génère 2 signaux :
- l'un représentant la proportion respective de bleu et de rouge dans la teinte,
- l'autre la proportion de vert (ou d'absence de vert).
Ces deux signaux, peuvent avoir des valeurs positives ou négatives. Ils sont tous les deux à zéro pour le gris.
On génère 2 sinusoïdes en quadrature de phase qui sont modulées en amplitude, chacune avec l'un des signaux. Le mélange de ces 2 sinusoïdes en donne une troisième dont l'amplitude varie en fonction de la vivacité de la couleur et la phase (c'est à dire le moment où la sinusoïde commence à monter à partir de son passage à 0) correspond à la teinte.
Le problème est que, s'il est facile de mélanger deux signaux pour en faire un troisième qui a été mélangé à l'image noir et blanc, il est plus difficile dans le récepteur de télévision de bien mesurer la phase de ce signal. Et une erreur de phase modifie la teinte. En particulier un visage peut devenir verdâtre ou au contraire trop rouge.
En conséquence, le téléviseurs utilisant le procédés NTSC avaient un bouton pour corriger à la main la couleur. Néanmoins, alors que leur système s'appelait à l'origine National Television System Committee, les américains l'ont rebaptisé Never Twice the Same Color (jamais deux fois la même couleur).
Le procédé NTSC a été utilisé en Amérique du nord et Amérique centrale, dans les pays du coté ouest de l'Amérique du sud et dans quelques rares pays d'Asie : Japon, Corée du sud, Philippines, Birmanie.
Le procédé français SECAM
Le procédé français SECAM a commencé à être étudié en 1954, breveté en 1956, mais perfectionné dans les années qui ont suivi jusqu'à ce que la télévision française passe en couleur sa deuxième en octobre 1967.
Les information colorées à transmettre sont :
- la différence entre la quantité de rouge dans l'image couleur et le gris de l'image noir et blanc correspondant,
- la différence entre la quantité de bleu dans l'image couleur et le gris de l'image noir et blanc correspondant.
Mais pour chaque ligne, on ne transmet l'information que pour l'une des deux couleurs. Cette information en transmise en rajoutant un signal en modulation_de_fréquence à l'image noir et blanc.
Ainsi, une ligne sur deux on a :
- soit l'image noir et blanc et l'information pour mettre la bonne quantité de rouge dans l'image couleur,
- soit l'image noir et blanc et l'information pour y mettre la bonne quantité de bleu.
Au lieu d'avoir les informations sur les couleurs séparément, il vaudrait mieux les avoir toutes les deux à la fois.
Mais justement, le procédé SECAM utilise un composant électronique spécial, la ligne à retard, qui permet d'avoir aussi le signal électrique tel qu'il était 64 millionièmes de seconde plus tôt, c'est à dire le temps nécessaire pour parcourir une ligne de l'image.
Grâce à cette ligne à retard, on dispose pour chaque ligne de l'image :
- de l'information directe qui permet de reproduire une couleur, soit le rouge, soit le bleu,
- de l'information permettant de savoir combien il fallait de l'autre couleur, soit le bleu, soit le rouge, légèrement au dessus.
En supposant que la couleur n'ai pas changé entre temps, ce qui est le cas le plus fréquent, on peut donc mettre à chaque ligne la bonne quantité de rouge et de bleu. Et comme on a aussi l'information pour l'image noir et blanc, en y enlevant le rouge et le bleu dans les bonnes proportions, on trouve la quantité de vert qu'il manquait.
L'acronyme SECAM a signifié SÉQuenciel et À Mémoire puis SÉquenciel Couleur À Mémoire, ce qui rappelle son principe de fonctionnement :
- une information couleur à la fois,
- on mémorise l'autre information couleur.
Contrairement au système NTSC, le procédé SECAM permet de coder et de reproduire fidèlement les couleurs. Par contre, comme on utilise des informations d'une ligne précédente, le passage d'une couleur à l'autre risque d'être plus flou dans le sens vertical.
Le procédé SECAM a été adopté en France, y compris en France d'outre-mer, dans des pays d'Afrique francophone et ceux proches de ma Méditerranée sauf l'Algérie, en URSS et les pays du pacte de Varsovie, y compris l'Allemagne de l'Est, et en Grèce. Mais, plus tard, certains de ces pays, notamment après la Dislocation de l'URSS, sont passé au procédé PAL.
Le procédé allemand PAL
Le procédé PAL est une mélange des procédés NTSC et SECAM.
- Pour les composantes colorées, il prend la différence de rouge et de bleu entre l'image couleur et l'image noir et blanc comme dans le procédé SECAM,
- Pour transmettre ces composantes colorées, il utilise deux signaux sinusoïdaux en quadrature de phase qu'il module en amplitude, comme dans le procédé NTSC.
Toutefois, une ligne sur deux, la valeur correspondant à la différence de rouge est inversée.
À la réception, comme dans le procédé NTSC, la phase du signal sinusoïdal récupéré correspond à la teinte. Il faut juste tenir compte de l'inversion une ligne sur deux du signal correspondant au rouge. Mais justement, grâce à cette inversion, s'il y a une erreur dans la récupération de la phase, elle se fait dans un sens une ligne sur deux, puis dans l'autre la ligne suivante. En conséquence, ces erreurs se compensent en donnant seulement des couleurs moins vives. C'est moins gênant qu'une erreur sur la teinte.
Mais en plus, le procédé PAL utilise la ligne à retard de 64 µs{{{1}}} 
du procédé SECAM. En comparant les informations de deux lignes successives, le téléviseur peut se régler tout seul pour corriger l'erreur de phase.
Le procédé PAL a été adopté par tous les pays qui n'ont pas choisi NTSC ou SECAM. Ce sont les plus nombreux et en Europe, seule la France a conservé jusqu'à l'abandon de la télévision analogique son procédé SECAM.
Télévision numérique terrestre
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Autres modes de transmission
De nos jours, les ondes hertziennes ont tendance à être remplacées par des signaux numériques (télévision numérique terrestre, ADSL ou retransmissions par satellite) qui nécessitent des systèmes informatiques pour être décodés en images.
Le poste
Le poste de télévision a évolué depuis la date de sa création qui est officiellement le 27 janvier 1926. Le plus récent est l'écran à des mélanges gazeux et à un écran plasma. Des boutons permettent souvent de régler le volume sonore, la luminosité et de choisir la chaîne à regarder. Le réglage à distance peut être possible avec une télécommande.
Inventée dans les premières décennies du vingtième siècle, la télévision connaît dès les années 1950 un incroyable succès, au point que le petit écran est devenu un élément incontournable (ou presque) de la vie moderne.
Les effets de la télévision sur le développement des enfants
La télévision serait nocive pour le développement des bébés et des enfants. On conseille de ne pas laisser un enfant de moins de 3 ans regarder la télé.
Quelques chaines de télévision
Françaises
Belges
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