Transmission des images couleurs : Procédés PAL et SECAM

I – Procédé PAL

Nous savons qu’un accident peut survenir à la phase d’un signal au cours de sa propagation. Et de tels accidents arrivent même très souvent. On dit que le signal a subi une rotation de phase.

Supposons que la transmission de l’image télévisée corresponde à un jaune orangé. La phase du signal couleurs est alors de l’ordre de 150°.

Si un accident survient à ce signal et fait tourner la phase de 90° par exemple, la couleur va virer au vert, ce qui est tout à fait regrettable.

Or, le système NTSC y est très sensible. Des mauvaises langues américaines ont même surnommé ce procédé Never Twice The Same Color, ce qui signifie en français : jamais deux fois la même couleur.

Dans le système PAL, on conserve la transmission complète de la chrominance à chaque ligne, mais puisque cette information ne diffère pas de manière sensible pour deux lignes successives, on utilise la comparaison entre les informations de deux lignes successives pour corriger les erreurs de transmission.

Il faut donc deux lignes successives pour disposer d’une information de couleur complète et correcte.

A) Principe

Le procédé PAL (Phase Alternation Line), ce qui peut se traduire par le signal à phase inversée à chaque ligne, mis au point par Téléfunken et présenté en 1963, a plusieurs points communs avec le système NTSC :

Les trois couleurs primaires R, G et B sont les mêmes que dans le système NTSC.

Les signaux primaires corrigés en gamma R’, G’ et B’ sont identiques à ceux du NTSC.

On retrouve également le même signal de luminance Y’ = 0,3 R’ + 0,59 G’ + 0,11 B’.

Les signaux différences de couleurs R’ – Y’ et B’ – Y’ sont les mêmes que ceux du NTSC.

Ici s’arrêtent les identités.

Les deux signaux qui modulent les deux sous porteuses doivent subir une compression d’amplitude pour les mêmes raisons que dans le système NTSC. Ces deux signaux modulant sont appelés E’ U et E’ V. Le signal E’ V et le signal R’ – Y’ compressé et le signal E’ U est le signal B’ – Y’ compressé.

Les deux signaux E’ V et E’ U sont donnés par les relations suivantes :

E’ V = 0,877 (R’ – Y’) E’ U = 0,493 (B’ – Y’)

Les deux signaux de chrominance E’ V et E’ U modulent en amplitude avec suppression de porteuse, la sous porteuse de chrominance comme dans le système NTSC.

Ceci revient à moduler la sous porteuse avec un signal unique représenté par le vecteur (figure 1) .

Comme pour le système NTSC, l’amplitude du signal modulant correspond à la saturation de la couleur et est égal à :

=

La phase du signal modulant représente la teinte de la couleur et se déduit de la relation :

ty =

Pour chaque couleur de la mire de barre, on peut calculer le module et l’argument du vecteur . En prenant des couleurs saturées à 75%, on obtient les valeurs portées dans la (figure 2) .

1) Représentation d’une erreur de teinte en NTSC.

Supposons que l’émetteur envoie un jaune quelconque représenté par le vecteur (figure 3 a) . Nous savons que les deux composantes du vecteur sont référencées dans le système d’axes I’ et Q’.

La phase de qui est de 167° dans le système d’axes R’ – Y’, B’ – Y’ devient donc 167° - 33° = 134° dans le système d’axes I’, Q’. Ainsi, nous pouvons connaître les composantes de égale à 0,3 correspondant à un jaune presque saturé.

0I’ = 0,3 x sin 134° = 0,216 0Q’ = 0,3 x cos 134° = - 0,208

0I’ est positif et vaut 0,216 0Q’ est négatif et vaut – 0,208

Telles sont les composantes du signal 0J que doit démoduler le récepteur.

Supposons que les aléas de la transmission provoquent un retard de phase d’une soixantaine de degrés.

La (figure 3 b) représente le signal qui parvient au récepteur. On s’aperçoit que la phase du signal est de 107° mais que l’amplitude n’a pas changé ; il y a en effet aucune raison pour que celle-ci varie. On aura donc une teinte qui va se situer maintenant dans le rouge avec la même saturation.

Mais le récepteur va fournir en démodulant ce signal :

Une composante 0I’ = 0,3 sin 74° = 0,288

Une composante 0Q’ = 0,3 cos 74° = 0,083

A l’émission 0I’ valait 0,216, il vaut 0,288 à la réception et 0Q’ de – 0,208 est devenu 0,083.

On est passé d’un jaune presque saturé à un rouge très légèrement orangé presque saturé.

Cette variation de teinte due à la rotation de phase en cours de transmission est très gênante. Or, le procédé PAL permet de s’affranchir de cet inconvénient majeur.

2) Mode de transmission des signaux de chrominance en PAL

Les signaux de chrominance E’ U et E’ V sont transmis simultanément en inversant la phase du signal E’ U à chaque ligne. Le signal E’ V conserve la même phase.

La (figure 4) représente la transmission d’un signal de chrominance quelconque sur plusieurs lignes.

Considérons la ligne n-1. le signal E’ U a une phase de 0° et le signal E’ V de 90°. Le signal résultant représenté par le vecteur vaut :

tg = d’où 0A = d’où 0A

Le signal émis à la ligne n-1 a une amplitude 0A et une phase .

Considérons la ligne n. Le signal E’ U a une phase de 0° et le signal E’ V une phase de 270° : il faut donc – E’ V. Déterminons le signal résultant représenté par le vecteur  :

tg = l’angle vaut -

0A = = 0A a gardé la même amplitude.

A la ligne n + 1, on retrouve la même configuration qu’à la ligne n – 1 et celui transmis à la ligne n, on constate :

Qu’ils ont tous deux même amplitude.

Qu’à la ligne n – 1, la phase est de +

Qu’à la ligne n, la phase est de -

Voyons sur plusieurs trames la périodicité de la phase du signal de chrominance à l’aide du tableau de la (figure 5) .

A la première ligne de la 1ére trame de la première image, la phase est de +, à la ligne suivante, la phase est de -, etc. … Pour cette 1ére trame, on a donc + pour les lignes impaires et - pour les lignes paires.

A la seconde trames de la première image, la ligne 314 a une phase - , la lignes 315 une phase + . Pour cette seconde trame, les lignes paires ont une phase de - et les lignes impaires une phase + .

En observant le tableau de la (figure 5) , on s’aperçoit qu’il faut attendre la troisième image pour retrouver la même configuration.

Le cycle complet d’inversions de phase dure donc quatre trames que l’on peut résumer ainsi :

Trame 1 : lignes impaires +

lignes paires -

Trame 2 : lignes impaires +

lignes paires -

Trame 3 : lignes impaires -

lignes paires +

Trame 4 : lignes impaires -

lignes paires +

Maintenant que nous connaissons le principe de codage PAL, voyons comment ce système annule les erreurs de phase du signal transmis.

B) Principe de compensation de l’erreur de phase

Voyons d’abord ce qui se passe dans le cas où le signal transmis ne subit aucune rotation de phase, soit à transmettre un jaune presque saturé.

A la ligne n, l’émetteur transmet le signal représenté à la (figure 6 a) par un vecteur de module 0,3 et d’angle = 167°.

Nous avons vu qu’en PAL, on transmet l’information de chrominance avec l’inversion de la phase de la composante E’ V à chaque ligne.

A la ligne n + 1, l’émetteur transmet donc le signal représenté sur la (figure 6 b) par un vecteur de module 0,3 et un angle de – 167° = 193°.

Puisque le signal ne subit aucune altération de phase, le récepteur reçoit exactement ces signaux.

A la ligne n, le récepteur mémorise le signal reçu. A la ligne n + 1, il inverse le signal afin de retrouver la phase originale avant le codage et l’ajoute au signal mémorisé à la ligne n. On obtient donc un signal représenté par le vecteur de la (figure 6 c) .

On s’aperçoit que le signal obtenu a bien la même phase que le signal émis mais son amplitude est double. Il faut donc diminuer de moitié cette amplitude afin de retrouver l’amplitude du signal émis.

Nous allons maintenant voir ce qui se passe lorsque le signal subit une rotation de phase.

Nous allons reprendre l’exemple de la transmission de ce jaune presque saturé qui, à la suite d’une erreur de phase de 60°, aboutissait à restituer un rouge au niveau du récepteur avec le procédé NTSC.

Donc, soit à transmettre ce jaune d’amplitude 0,3 et de phase 167°. Admettons que le signal arrive au récepteur avec un retard de 60°.

La (figure 7) représente le signal de chrominance qui arrive alors au récepteur.

A la ligne n, le signal arrive avec un retard de 60°, sa phase vaut donc 167° - 60° = 107° (figure 7 a) .

A la ligne n + 1, le signal arrivant avec un retard de 60° également, sa phase vaut 193° - 60° = 133° (figure 7 b) .

Tout se passe maintenant au niveau du décodage que nous verrons dans un prochain chapitre.

Néanmoins, nous allons voir comment on arrive au niveau du récepteur à retrouver la phase réelle du signal transmis par l’émetteur.

Le signal de chrominance de la ligne n(phase 107°, amplitude 0,3) est mémorisé. Quand le signal de chrominance de la ligne n + 1 arrive (phase 133°, amplitude 0,3), sa composante E’ V subit une inversion de phase. On revient ainsi à la phase du signal E’ V que celui-ci avait avant inversion au codage.

Le signal de chrominance de la ligne n + 1 devient alors dans le récepteur un signal de phase – 133° = 227° et d’amplitude 0,3. Puis le signal de la ligne n représenté par le vecteur de phase 107° et d’amplitude 0,3, et le signal de la ligne n + 1 représenté par le vecteur de phase 227° et d’amplitude 0,3 sont ajoutés ainsi que le représente la (figure 8) .

L’addition des deux vecteurs et s’effectue comme le représente cette figure. On remarque que l’on obtient un losange dont la diagonale 0J est le vecteur résultant de l’addition de deux vecteurs et . Voyons qu’elle est la phase du vecteur résultant .

Rappelons que la diagonale d’un losange est également la bissectrice de l’angle formé par les deux côtés concernés.

Or, cet angle vaut 227° - 107° = 120°. L’angle vaut donc = 60°. L’angle du vecteur représentant la phase du signal de chrominance résultant vaut 107° + 60° = 167°.

On constate que l’on retrouve la phase de 167° du signal jaune qui avait été émis, malgré l’erreur de phase due à la transmission.

Voyons maintenant son amplitude : l’amplitude du signal de chrominance est en réalité représentée par le vecteur égal à la longueur de la diagonale du losange. Ce vecteur a pour module :

= 2 x 0J1 cos

= 2 x 0,3 cos 60° = 2 x 0,3 x 0,5 = 0,3

Le décodeur PAL divisant par deux cette valeur, comme nous l’avons vu, on obtient un vecteur de longueur égale à 0,15.

On constate donc que contrairement à la phase, l’amplitude du signal n’est pas respectée.

En effet, lorsqu’il y a erreur de phase, l’amplitude du signal restitué est égale à l’amplitude du signal émis multiplié par le cosinus de l’angle d’erreur de phase (ici cos 60° = 0,5). On voit donc que plus l’erreur de phase (comprise entre 0 et 90°) est importante, plus l’amplitude du signal restitué est faible.

Le maximum de différence d’amplitude est atteint pour les valeurs d’erreurs de phases voisines de 90° ou de 270°. L’écart est moindre pour les angles voisins de 0° ou de 180°.

Dans notre exemple, le signal restitué a une phase de 167° et une amplitude de 0,15. On a émis un jaune presque saturé, on reçoit le même jaune mais cette fois ci peu saturé.

En conclusion, l’erreur de phase en PAL diminue la saturation de la couleur. C’est un inconvénient mais beaucoup moins gênant qu’en NTSC où une erreur de phase fait changer complètement de couleur. De plus, on s’aperçoit en consultant une table de trigonométrie que la diminution de la saturation ne devient jamais sensible qu’à partir d’une erreur de phase supérieure à 40°, ce qui est déjà important et relativement rare.

Nous avons fait toute la démonstration en transmettant la même information chrominance. Or, une image n’est pas uniformément rouge, verte ou bleue.

Or, il faut deux lignes consécutives pour retrouver le signal chrominance émis. On postule que sur une image, le signal chrominance varie peu d’une ligne à l’autre, ce qui permet d’effectuer l’opération que nous avons décrite.

Nous avons vu que l’on transmet des signaux avec une phase d’une part, et que l’on inverse au niveau du récepteur la phase de la composante E’ V une ligne sur deux, d’autre part. Comment le récepteur arrive t’il à déterminer la phase de tel signal et à inverser la phase de E’ V à la bonne ligne ? C’est ce que nous allons examiner à présent.

C) Salves de sous porteuse ou Color Burst

Il est indispensable que le récepteur ait une référence de phase pour démoduler les signaux de chrominance qui lui parviennent avec une phase qui est fonction de la teinte transmise.

Cette référence de phase est fournie à chaque ligne pendant l’intervalle de suppression ligne sous la forme d’une série de dix périodes de sous porteuse. La (figure 9) situe la salve de sous porteuse dans l’intervalle de suppression ligne.

La salve de sous porteuse constituée de périodes est transmise pendant 2,25 s. Elle débute 5,6 s après le début du top ligne.

En prenant pour référence le blanc à 100%, l’amplitude B de la salve est de 45 – 15 = 30%.

L’amplitude A maximum de la vidéo étant de 70%, l’amplitude B de la salve vaut donc B = A.

Voyons maintenant qu’elle est la phase de la salve en fonction de la phase de la composante E’ V qui, rappelons le, s’inverse à chaque ligne.

Pour les lignes où la phase de E’ V est de + 90°, la phase de la salve vaut 135° (figure 10 a) .

Pour les lignes où la phase de E’ V est de + 270°, la phase de la salve vaut 225° (figure 10 b) .

Ceci permet d’une part, au récepteur de connaître la phase de la composante E’ V et ensuite d’avoir la référence de phase de la sous porteuse afin de pouvoir démoduler le signal de chrominance transmis.

Nous venons de voir la salve de la sous porteuse. Or, cette salve qui comprend une dizaine de périodes de sous porteuse, nous renseigne sur la fréquence de la sous porteuse que nous n’avons pas encore vue. En effet, puisque dix périodes durent 2,25 s, une période dure 0,225 s, la fréquence de la sous porteuse vaut approximativement = 4,44 MHz.

D) Choix de la fréquence de la sous porteuse PAL

La fréquence de la sous porteuse, tout comme dans le procédé NTSC, est telle qu’elle perturbe le moins possible le signal vidéo. En conséquence, elle se situe aux alentours de 4 MHz pour les raisons que nous avons vues dans le NTSC .

Il faut de plus faire en sorte que la compatibilité soit bonne pour les téléviseurs noir et blanc.

Dans le procédé NTSC, la fréquence de la sous porteuse qui est égale à un multiple entier impair de la demi fréquence ligne permet, comme nous l’avons vu, grâce au fait qu’il y a un nombre impair de lignes par image, un entrelacement qui confère à la sous porteuse un minimum de visibilité.

Dans le procédé PAL, le fait d’inverser la phase de sous porteuse, une ligne sur deux rend celle-ci très visible sur l’écran si l’on conserve la même fréquence qu’en NTSC. On obtient plus l’entrelacement des points brillants mais cette fois, un alignement qui est très visible et qui se traduit par des colonnes verticales alternativement claires et sombres.

En choisissant la fréquence de la sous porteuse égale à un multiple entier impair du quart de la fréquence ligne, on obtient un entrelacement uniforme sur toutes les trames, ce qui est déjà moins visible. Mais ceci provoque encore un scintillement désagréable. Il faut donc réaliser un entrelacement à chaque trame afin que les points brillants d’une trame fassent place aux points sombres de la trame suivante.

La sous fréquence de la sous porteuse répondant le mieux à cette exigence est calculée ainsi :

= (n – 0,25) + 0,5

= (284 – 0,25) 15 625 + 25 = 4,43 361 875 MHz où n = 284 = 15 625 Hz = 50 Hz.

E) Spectre d’un canal PAL

Le spectre dépend du standard utilisé. Nous n’examinerons que le standard BG utilisé en Europe et le standard I utilisé en Angleterre.

1) Spectre d’un canal PAL en standard BG

La (figure 11) représente l’allure du spectre d’un canal PAL en standard BG.

En standard B et G, l’écart entre porteuses son et image est de 5,5 MHz. Ainsi, avec la sous porteuse de chrominance à 4,4 MHz, le spectre chrominance ne peut être que dissymétrique tout comme en NTSC. Il s’étend à 1,3 MHz pour la bande latérale inférieure et à 0,57 MHz pour la bande latérale supérieure.

On doit bien sur prévoir cela au niveau du codage en disposant des circuits de réduction du spectre dans le codeur PAL (figure 13) .

On remarquera le circuit de fabrication des salves de référence. Une porte ET reçoit à la fois la porteuse issue de l’oscillateur 4,43 361 875 MHz et un signal à la fréquence ligne déterminant la durée de transmission des salves.

A la sortie de cette porte, on obtient donc des salves qu’il ne reste plus qu’à déphaser de 135° ou 225° selon les lignes, cet aiguillage est réalisé par un commutateur électronique piloté par le générateur de synchronisation ligne.

II – Historique du système SECAM

Dans les années 50, la télévision couleurs apparut aux Etats-Unis avec le système NTSC qui se révéla être un succès technique et commercial. Dans le même temps, on commençait en France à effectuer des recherches sur un système de télévision en couleurs en vue d’implanter une chaîne couleur. Or, à cette époque, il n’y avait qu’une seule chaîne en 819 lignes. Il a donc été procédé à des travaux sur un système en 819 lignes utilisant les principe du NTSC et un système séquentiel simultané avec une sous porteuse chrominance située entre 7,6 et 8 MHz. Ces travaux n’ont réellement commencé qu’à partir de 1957. Il faut, d’autre part, préciser que ces travaux reposent sur des travaux antérieurs menés par Monsieur Henry de France, sur la télévision en couleurs. En effet, il s’aperçut qu’une réduction de moitié de la définition verticale de l’information couleur n’affectait pratiquement pas la qualité de l’image. En exploitant cet avantage indéniable de moindre quantité d’informations à transmettre, il imagina de transmettre les informations rouges et bleues non pas de façon simultanée comme dans le procédé NTSC mais de façon séquentielle.

Ainsi, la ligne n transmettrait l’information rouge, la ligne n + 1, l’information bleue puis la ligne n + 2, l’information rouge et ainsi de suite. Or, pour reconstituer l’information verte à partir des deux primaires rouge et bleue et de l’information de luminance comme dans le système NTSC, il manque toujours une des deux primaires. Or, Monsieur Henry de France imagina de stocker dans une ligne à retard pendant une ligne, l’information rouge puis bleue, ainsi, à chaque ligne, on dispose bien des deux primaires, une transmise directement et correspondant à la ligne présente et l’autre arrivant de la ligne à retard et correspondant à la ligne précédente.

De ces travaux allait naître le système SEquentiel Couleurs A Mémoire appelé procédé SECAM.

En 1959, il est décidé de créer une deuxième chaîne noir et blanc utilisant les bandes IV et V fonctionnant en standard 625 lignes. A partir de cette date, on se met à étudier le système SECAM pour ce standard 625 lignes, ce qui a l’avantage de simplifier le problème notamment au niveau du nombre d’informations à transmettre et par là même, de la largeur du spectre des signaux de couleur.

Ces études débouchent en 1961 sur la présentation du procédé SECAM I qui est alors définitivement figé dans ses principes fondamentaux.

A partir de cette date, il va être procédé à des modifications mineures visant à améliorer d’une part la qualité des images transmises et d’autre part, la compatibilité. Ainsi sera alors mis au point le procédé SECAM II puis le procédé SECAM III qui fut présenté à l’Assemblée Générale du CCIR qui fut tenue à Vienne en 1965.

Au SECAM III devait succéder ensuite le SECAM III A puis le SECAM III B, à la suite de modification visant à optimaliser ce procédé, ce système SECAM III B allait être mis en service en juin 1967.

III – Principe général du procédé SECAM

A l’instar des procédés NTSC et PAL que nous avons examinés précédemment, le procédé SECAM est également compatible. Il s’en suit que la condition de compatibilité implique la transmission, d’une part, d’une information de luminance et d’autre part, de la transmission d’une information de chrominance.

L’information de luminance est constituée du signal E’ Y comme dans les procédés NTSC et PAL.

L’information de chrominance est constituée des signaux E’ R – E’ Y et E’ B – E’ Y transmis séquentiellement à la fréquence ligne. La transmission des signaux E’ R – E’ Y et E’ B – E’ Y se fait à l’aide d’une sous porteuse modulée en fréquence et contenue dans le spectre de la luminance comme le représente la (figure 14) .

A) Elaboration du signal vidéo composite SECAM

La caméra couleur délivre les trois signaux primaires E’ R, E’ G et E’ B issus des trois tubes analyseurs et résultant de l’analyse trichrome de l’image.

Il va donc falloir coder, c'est-à-dire élaborer à partir de ces trois signaux primaires, un signal vidéo composite qui sera conforme aux normes du procédé SECAM.

Les trois signaux primaires provenant de la caméra sont, d’une part appliqués à un circuit de matriçage luminance qui délivre le signal E’ Y toujours égal à la somme pondérée des trois primaires tel que :

E’ Y = 0,30 E’ R + 0,59 E’ G + 0,11 E’ B

Ainsi que nous l’avons déjà vu dans le chapitre précédent. D’autre part, le signal de luminance E’ Y et les signaux primaires E’ R et E’ B sont appliqués à un circuit de matriçage chrominance qui délivre deux signaux E’ R – E’ Y et E’ B – E’ Y (figure 15) .

Nous sommes maintenant en présence de deux voies. La voie de luminance et la voie de chrominance. La voie de chrominance est constituée de deux lignes qui arrivent à des circuits chargés d’effectuer des corrections et de moduler en fréquence une sous porteuse. A la sortie de ces circuits, on retrouve les deux lignes qui appliquent au commutateur électronique, les informations chrominance modulées en fréquence.

A la sortie de ce commutateur électronique ressort la sous porteuse de chrominance. Cette dernière est ajoutée au signal de luminance E’ Y dans un sommateur qui délivre le signal vidéo composite.

Maintenant que vous avez une vue d’ensemble du codage SECAM, nous allons nous attacher à examiner très en détail le codage, les problèmes posés et les solutions retenues qui ont abouti du SECAM III B.

IV – Analyse de la voie de chrominance dans le codage SECAM

Dans la voie de chrominance, il y a lieu de distinguer trois étapes depuis les trois signaux primaires délivrés par la caméra jusqu’à l’obtention de la sous porteuse modulée :

L’élaboration du signal modulant

La modulation de la sous porteuse

La mise en forme de la sous porteuse modulée

a) Elaboration du signal modulant

Nous allons partir des signaux R, G et B qui sont transmis pour constituer la mire de barres bien connue (figure 16) . Les signaux primaires subissent d’abord une correction de gamma et deviennent donc les signaux E’ R, E’ G et E’ B : ils sont représentés dans la (figure 16 b) .

Nous constatons en observant cette figure, que ces trois signaux atteignent une amplitude de 100% uniquement pour la barre blanche et seulement 75% pour les autres barres. Ceci provient du fait que dans la nature, les couleurs ne sont jamais complètement saturées et que la saturation maximum observée se situe aux alentours de 75%.

Nous avons vu dans le paragraphe précédent que le signal modulant est constitué de la succession des deux signaux différence rouge et bleu.

Une remarque s’impose ici. En effet, pourquoi a-t-on choisi de ne pas transmettre le vert plutôt qu’une autre primaire ?

Si nous observons la (figure 16) , nous voyons immédiatement que la durée non partagée pendant laquelle le signal vert est à zéro est la plus importante par rapport aux signaux rouge et bleu.

Ceci revient à dire que l’amplitude du signal vert est à zéro d’une façon continue plus longtemps que celle des autres signaux.

Or, plus l’amplitude d’un signal est faible, plus ce signal est vulnérable au bruit. On constate donc que c’est le signal vert qui est le plus vulnérable au bruit et c’est pourquoi on a choisi de ne pas le transmettre afin d’améliorer l’immunité au bruit.

Ce sont donc les signaux rouge et bleu qui sont transmis mais sous la forme différence d’avec le signal luminance pour permettre la compatibilité du système.

On va donc, dans un premier temps, fabriquer les signaux E’ R – E’ Y et E’ B – E’ Y au niveau du matriçage chrominance (figure 15) .

La (figure 17) représente les signaux E’ Y, E’ B et le signal différence E’ B – E’ Y.

La (figure 18) représente de même, l’élaboration du signal E’ R – E’ Y.

Le signal E’ B – E’ Y évolue entre les amplitudes extrêmes – 0,66 à + 0,66 et le signal E’ R – E’ Y entre les amplitudes extrêmes – 0,52 à + 0,52. Tout ceci n’est pas homogène, en effet, les trois signaux à transmettre E’ Y, E’ B – E’ Y et E’ R – E’ Y ont trois amplitudes maximum différentes.

Il a donc été décidé de transformer les signaux de chrominance afin que leur amplitude maximum atteigne 1 à l’instar du signal de luminance E’ Y. le signal E’ B – E’ Y devient le signal D’B et le signal E’ R – E’ Y devient le signal D’R de telle sorte que :

D’B = (E’ B – E’ Y)

D’R = (E’ R – E’ Y)

Quelle doit être la valeur numérique de et afin de réaliser la condition d’égale amplitude maximum évoquée plus haut ?

Pour le signal de chrominance véhiculant l’information bleue, l’amplitude maximum atteinte par le signal E’ B – E’ Y est de 0,6645, l’amplitude atteinte par le signal D’B doit être égale à 1, on a donc x 0,6645 = 1 d’où = = 1,5.

D’où : D’B = 1,5 (E’ B – E’ Y)

Pour le signal de chrominance véhiculant l’information rouge, l’amplitude maximum atteinte par le signal E’ R – E’ Y soit 0,5257. L’amplitude maximum atteinte par le signal D’R doit être de 1.

On a donc x 0,5257 = 1 d’où = = 1,9

On affecte d’autre part le coefficient 1,9 du signe – afin de réduire les défauts colorés par distorsion de phase différentielle.

D’où : D’R = - 1,9 (E’ R – E’ Y)

Examinons pourquoi l’on a affecté le coefficient 1,9 du signe – et par la même, ce qu’est la distorsion par phase différentielle.

Nous avons vu que les informations de chrominance sont transmises par l’intermédiaire d’une sous porteuse modulée en fréquence par les signaux de différence de couleurs (D’B et D’R). En conséquence, les circuits de décodage du récepteur sont donc sensibles à la fréquence de la sous porteuse.

Or, lors d’une variation brusque de luminance, les signaux D’B et D’R subissent également une brusque transition.

Ceci entraîne au niveau de la sous porteuse une modulation de phase qui provoque une erreur de teinte à la réception, d’autant plus importante que la variation de luminance est plus rapide.

Or, si l’on avait affecté les coefficients et du même signe, les modulations de fréquence de la sous porteuse par D’R et D’B iraient dans le même sens. Dans les transitions de luminance, l’erreur de teinte due à la distorsion différentielle de phase qui en résulterait irait du jaune verdâtre vers le mauve. Cette teinte est très différente de la première et ce défaut serait particulièrement visible.

Avec la solution retenue, c'est-à-dire positif et négatif, les modulations de fréquence de la sous porteuse pour D’R et D’B vont dans le sens contraire. Dans les transitions de luminance, l’erreur de teinte due à la distorsion différentielle de phase qui en résulte va du rouge orangé vers le bleu cyan, ce qui est moins perceptible par l’œil.

La (figure 19) représente le signal E’B – E’ Y et le signal D’B, tandis que la (figure 20) montre le signal E’ R – E’ Y et le signal D’R. On remarque que les signaux E’ B – E’ Y et D’B ne diffèrent que par leur amplitude alors que les signaux E’ R – E’ Y et D’R diffèrent non seulement par leur amplitude mais aussi par leur phase qui est opposée. Ceci résulte du signe – qui affecte le coefficient .

Le tableau de la (figure 21) résume les valeurs que prennent les signaux que nous venons d’examiner en fonction des différentes teintes de la mire de barres. A ce stade, nous sommes en présence des signaux D’R et D’B. Nous avons vu dans le chapitre précédent que la transmission des signaux de chrominance s’effectuait d’une façon séquentielle à la fréquence ligne. Pour résumer tout ceci, examinons le synoptique de la (figure 22) qui fait le point de ce que nous savons.

Les trois signaux primaires E’R, E’ G et E’B sont appliqués aux circuits de matriçage de luminance et aux circuits de matriçage de chrominance : le signal E’ Y de luminance élaboré est appliqué aux circuits de matriçage de chrominance qui délivrent les signaux E’R – E’ Y et E’B – E’ Y.

Ces deux signaux subissent une correction d’amplitude seule pour le signal E’B – E’ Y et une correction d’amplitude et de phase pour le signal E’R – E’ Y. On obtient donc les signaux D’R et D’B.

Nous avons donc obtenu les signaux définitifs qui vont moduler la sous porteuse. Nous allons donc maintenant nous attacher à examiner la modulation de la sous porteuse et passer en revue les problèmes posés par une sous porteuse dans le spectre de la luminance puis examiner les solutions qui permettent de résoudre ces problèmes.

B) Modulation de la sous porteuse de chrominance

La bande passante des signaux de chrominance qui s’étend de la composante continue (zéro) jusqu’à 1 MHz environ a présidé au choix de la modulation en fréquence de la sous porteuse.

D’autre part, malgré la faible probabilité de fortes transitions des signaux de chrominance, les couleurs très saturées étant rares dans la nature, ceux-ci, comme tout signal vidéo d’ailleurs doivent avoir un temps de réponse correct en régime transitoire.

De plus, pour améliorer la compatibilité, il faut avoir une sous porteuse dont l’amplitude est aussi faible que possible afin de diminuer un moirage gênant. Mais une sous porteuse de faible amplitude est vulnérable au bruit. Pour pallier à ces défauts, il est nécessaire d’effectuer une mise en forme des signaux de chrominance.

1) Mise en forme des signaux de chrominance

La mise en forme de la sous porteuse modulée est un filtrage qui réduit l’amplitude des fréquences centrales. La courbe de réponse du filtre est appelée anti cloche car son homologue utilisé à la réception, qui a pour rôle de redonner à la sous porteuse modulée la forme qu’elle avait avant la mise en forme à l’émission, est un filtre dont la courbe de réponse est en forme de cloche.

Cette double opération dont une partie a lieu à l’émission et l’autre à la réception rend ainsi la caractéristique globale de la sous porteuse uniforme et est donc sans effet sur la transmission des signaux de chrominance. Mais ceci a un avantage, c’est de permettre la réduction du niveau de la sous porteuse tout en conservant une protection efficace contre le bruit inhérent à la transmission.

Ce remède a un revers. En effet,la mise enforme effectuée sur la sous porteuse modulée produit une modulation d’amplitude de cette dernière et notamment une augmentation d’amplitude lors des shifts importants. Si on laissait les choses en l’état, il se produirait une détérioration notable de la compatibilité.

Pour éviter ce problème, on effectue une mise en forme des signaux D’R et D’B en leur faisant subir une préaccentuation, ce qui augmente l’amplitude relative des fréquences élevées.

La préaccentuation permet ainsi de réduire les écarts de fréquence dus aux larges plages colorées et partant la modulation d’amplitude indésirable qui en résulte. La (figure 23 a) représente les signaux D’R et D’B , la (figure 23 b) , les signaux D’R et D’B pré accentués et la (figure 23 c) , les signaux D’R et D’B pré accentués limités.

On observe que l’amplitude des signaux pré accentués est importante, il est donc nécessaire de limiter ces signaux afin d’obtenir des signaux modulants qui ne provoquent pas de shifts trop importants comme nous le verrons par la suite.

En conclusion de ce que nous venons de voir, il faut retenir que ces deux mises en forme successives apportent une protection efficace contre le bruit et les interférences et ceci malgré le faible niveau de la sous porteuse nécessaire pour obtenir une compatibilité satisfaisante.

2) Choix de la fréquence de la sous porteuse

Dans les procédés SECAM I et II, une seule et même sous porteuse était utilisée pour supporter les signaux D’R et D’B.

Ceci présentait un avantage indéniable de simplicité mais avait de nombreux inconvénients :

Un problème de compatibilité : la sous porteuse était très visible.

Les transitions étaient mal retransmises, l’expérience montre en effet, que les transitions sont plus correctement retransmises si on décale légèrement les excursions d’un côté ou de l’autre de la fréquence centrale de la bande chrominance.

La couleur rouge qui est très sensible au bruit était très affectée par ce défaut. Le remède est le décalage de la fréquence de repos vers les fréquences élevées du canal chrominance. On résout ainsi le problème du bruit pour le rouge mais un inconvénient apparaît. En effet, si on observe le signal D’B pré accentué et limité de la (figure 23 c) , on s’aperçoit que ce signal présente de nombreuses pointes qui vont provoquer un shift important et faire ainsi dépasser du côté des fréquences hautes du canal alloué la fréquence de la sous porteuse. Il faudrait donc plutôt décaler la sous porteuse vers le bas du canal chrominance pour retransmettre correctement le signal D’B. Il y a donc contradiction entre ces deux exigences. La solution