Systèmes de projection par transmission: la lumière traversant l'imageur forme l'image sur un écran
Source: Philips Research (UIT 010016)
De toutes les nouvelles technologies qui apparaissent à l'horizon, c'est sur la télévision que l'imagination du public s'est cristallisée le plus solidement. Pour porter la télévision au degré de perfection indispensable dans un service public, nous travaillons sous très forte pression, et les coûts sont immenses. De telles expériences exigent une imagination du plus haut niveau, et le courage d'aller où cette imagination nous invite. C'est dans cet esprit que nos laboratoires et nos chercheurs accomplissent avec résolution et dévouement une tâche appelée à rendre les plus grands services à l'humanité.»
Ainsi est née la télévision, nous dit Joseph A. Flaherty, vice-président de la Commission d'études 6 du Secteur
des radiocommunications (UIT-R), après avoir rappelé les paroles prononcées par David Sarnoff le 15 juin 1936, deux
semaines à peine avant la première expérience de radiodiffusion télévisuelle réalisée depuis le sommet de
l'Empire State Building, à New York. Et M. Flaherty, par ailleurs premier vice-président du Département «techniques»
de la CBS Television, d'ajouter «aujourd'hui, le développement de la télévision numérique et celui de la
TVHD procèdent du même génie, du même dévouement au service de l'homme».
Pour certains, l'avenir de la télévision numérique et de la TVHD s'est amorcé très exactement le 1er juin 1990, avec le projet de système de TVHD tout numérique de General Instrument. Pour d'autres, cet avenir va commencer, avec l'adoption de la première norme de production de TVHD numérique au monde, la Recommandation UIT-R BT.709. Cette norme de l'UIT repose sur un format d'image 16:9 haute définition de 1920 pixels par ligne avec 1080 lignes par image balayées en mode progressif à 24, 25 et 30 images par seconde ou en mode entrelacé progressif à 50 et 60 images par seconde. La version 4 de la Recommandation BT.709 a été approuvée en mai 2000 par la Conférence mondiale des radiocommunications d'Istanbul.
En quoi la TVHD diffère-t-elle donc de notre télévision de tous les jours?
Pour M. Flaherty, la télévision à haute définition sur grand écran n'est pas simplement une amélioration de la
«petite lucarne». Il s'agit d'une toute nouvelle plate-forme numérique destinée aux appareils à écran large,
considérablement améliorés, en cours de développement commercial. «Certes, ce qui intéresse le téléspectateur,
ce sont les émissions, et non pas la technique. Mais au-delà du lieu commun, il ne faut pas sous-estimer l'importance
de l'outil technique, il ne faut pas oublier que c'est grâce à des techniques complexes que les éléments des images,
les syllabes des mots, les sons de la musique, parviennent au téléspectateur», explique M. Flaherty, qui souligne en
quoi la TVHD se distingue de la télévision que nous connaissons aujourd'hui (voir l'encadré).
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Pourquoi la commercialisation de la TVHD est-elle si longue?
A cette question, Anthony Smith, du Département «commercialisation et communication» de la Digital Video Broadcasting (DVB), répond en soulignant que le consommateur n'appréhende pas bien la dimension technique du phénomène: «Certains consommateurs, lorsqu'ils s'émerveillent de l'excellente qualité d'image qu'offre actuellement la télévision numérique à définition normale (TVDN) sur écran plat, croient admirer une image de TVHD.» Mais tout n'est pas si simple. Il faut également compter avec le coût élevé des équipements d'utilisateur, l'absence d'émissions suffisamment intéressantes, le coût d'installation des systèmes de transmission de TVHD ou des centres de diffusion, sans oublier la multiplicité des formats disponibles avec le système américain. Par ailleurs, l'intérêt même que présente la TVHD pour les radiodiffuseurs, puisqu'elle est susceptible d'accaparer ou de bloquer des fréquences qui seraient autrement attribuées ou vendues pour d'autres types d'utilisation, ajoute au problème un aspect politique toujours susceptible de détruire un marché.
Pour Robert Graves, président du Comité de systèmes de télévision évolués (ATSC), l'introduction de la TVHD
n'est pas vraiment lente, même si elle est moins rapide que prévu par bon nombre d'observateurs: «On a parfois
tendance à évoquer l'introduction de la télévision numérique au Royaume-Uni. Mais il faut comparer ce qui est
comparable: au Royaume-Uni, le service qui intéresse le plus les téléspectateurs est un bouquet de programmes de TVDN
proposé sur abonnement forfaitaire mensuel», solution peu intéressante, comme le soulignait M. Graves, pour les
radiodiffuseurs des Etats-Unis dont la clientèle bénéficie d'offres comparables, par câble ou par satellite, depuis
de nombreuses années, et à des tarifs très raisonnables. «Aux Etats-Unis, où le téléspectateur bénéficie d'une
offre très variée en télévision numérique, ce que nous proposons, avec la TVHD, c'est une amélioration radicale de
la qualité technique de la radiodiffusion télévisuelle non restreinte et, en l'occurrence, le principal facteur
limitatif, à ce jour, en ce qui concerne l'acceptation par le consommateur, c'est l'impossibilité d'obtenir des
programmes en TVHD sur la plupart des systèmes de transmission par câble».
Pour M. Graves, «si seulement la totalité des grands reportages sportifs était actuellement réalisés en TVHD, nous vendrions déjà des millions de récepteurs de TVHD, même aux prix actuels — qui, soit dit en passant, ont déjà diminué de 50% et baisseront probablement encore de 50% au cours des deux prochaines années. A notre avis, d'ici à peu près cinq ans, les prix des récepteurs de TVHD seront comparables, à dimensions d'écran égales, à ceux des récepteurs de télévision analogique. La TVHD deviendra rapidement la norme dans le monde entier, tout particulièrement pour les sports et les autres types d'émissions populaires. Lorsque vous avez regardé un reportage sportif en TVHD, vous ne voulez plus jamais entendre parler de télévision classique». Mais il est un autre élément à prendre en considération: le temps nécessaire pour mettre au point des systèmes anticopies susceptibles de protéger les fournisseurs de contenu contre le piratage des émissions.
Pour J. Kumada, de la Nippon Hoso Kyokai (NHK), télévision nationale japonaise, par ailleurs vice-président de la Commission d'études 6 de l'UIT-R, la lenteur de l'adoption de la TVHD sur le marché est imputable à l'absence de norme unifiée: «Les fabricants hésitent à consentir de lourds investissements en l'absence d'une norme stable. Mais le problème est maintenant résolu.» Les utilisateurs, les radiodiffuseurs, les producteurs de films et d'émissions hésitaient aussi à investir dans un marché qui semblait limité. Mais, ici encore, le problème est presque résolu, le coût des équipements diminue et sera bientôt comparable à celui des appareils classiques, et le marché de la production s'élargit, tout au moins au Japon.
L'adoption de la Recommandation BT.709 va-t-elle estomper les différences régionales et accélérer la commercialisation de la TVHD?
L'Union de radiodiffusion «Asie-Pacifique» (ABU) a adopté le format d'image commun 1080 comme norme unique de production et pour l'échange international de programmes en TVHD dans l'ensemble de la région Asie-Pacifique. M. Kumada note que cette norme de l'UIT permet de disposer d'un format d'image et d'une fréquence d'échantillonnage unique, tout en autorisant un certain nombre de valeurs de fréquence de trame: «Cette norme est adaptable aux systèmes 50 Hz de l'Europe, ou 60 Hz des Etats-Unis et du Japon ou encore aux 24 Hz de l'industrie du cinéma. Le format d'image et la fréquence d'échantillonnage uniques non seulement facilitent l'échange de programmes même entre systèmes différents, mais encore permettent de produire des équipements d'application parfaitement polyvalente.» Les coûts des caméras et des magnétoscopes de TVHD ne sont guère supérieurs à ceux des équipements NTSC (environ +20%), et ils diminuent rapidement. «Je pense que le marché de la TVHD va se développer rapidement, car la Recommandation UIT-R BT.709 non seulement supprime les incompatibilités entre les différentes régions, mais encore rend compatibles les différentes valeurs de fréquence de trame, aussi bien en télévision qu'en production cinématographique ou en informatique», relève M. Kumada.
M. Graves fait observer que «les techniques numériques permettent de séparer facilement les opérations de production, de transmission, de réception et de reproduction, tandis que la norme BT.709 offre un format d'image commun qui facilite beaucoup l'échange de programmes dans le monde entier, indépendamment des différentes normes de transmission numérique utilisées d'un pays et d'une région à l'autre». Par ailleurs, le format d'image commun contribuera à accélérer l'introduction de la TVHD dans le monde, puisque les producteurs de tous les pays pourront désormais proposer leurs émissions sur le marché mondial. Ainsi, les réalisateurs résidant dans des pays n'envisageant pas de proposer des émissions de télévision à haute définition pourront produire leurs programmes en TVHD afin de les diffuser dans ce format dans les pays déjà équipés.
Comme le souligne M. Smith «l'intérêt d'une norme adoptée à l'échelle d'une industrie réside, d'une façon générale, dans l'uniformité technique qui autorise le partage des ressources, notamment les divers contenus produits dans ce monde analogique, naguère si disparate, que nous avons si bien connu». Reste à savoir, naturellement, quel est le meilleur format, compte tenu du système de modulation, et les Japonais ont déjà déterminé que le 720P représente actuellement le meilleur compromis, tout au moins pour ce qui est de la télévision numérique, raison pour laquelle le marché n'accepte pas encore la nouvelle recommandation, essentiellement orientée en fonction de l'environnement américain et poussée à l'UIT par les Etats-Unis, a déclaré M. Smith.
Il a ajouté: sur le plan commercial, la TVHD représente pour l'heure un échec, et la situation demeurera trouble aussi longtemps que les Etats-Unis poseront le double problème des systèmes de modulation et de la capacité de réception. Les fournisseurs de contenu et les producteurs se trouvent ainsi, en quelque sorte, placés entre le marteau et l'enclume: quid des débouchés, pour ne pas parler des coûts de production? On dénombre, dans les tableaux de l'ATSC, 28 formats de TVHD différents, de sorte que la conformité avec la Recommandation BT.709 est assurée. Les autres organisations de normalisation, notamment la DVB, couvrent plus de 50% de la population pour le passage au numérique. En ce qui concerne le maillon «transmission», on pourrait dire que les systèmes n'ont pas d'états d'âme: la structuration du signal en bits et en octets est indifférente, et seul compte le débit de données.
Ainsi donc, le problème se pose en termes économiques. La TVHD remportera-t-elle la bataille? Nous laissons M. Smith répondre à cette question: «A mon avis, oui, tôt ou tard, mais pas à court terme. On enregistre déjà deux échecs sur le marché, le premier en Europe avec le système HD-MAC, le second actuellement aux Etats-Unis.»
Quels sont les systèmes qui font actuellement appel à la Recommandation BT.709, et combien d'heures d'émission sont-elles proposées en TVHD?
Aux Etats-Unis, la norme BT.709-3 s'articule sur les formats de TVHD couverts par la norme de télévision numérique ATSC appliquée à la radiodiffusion télévisuelle numérique de Terre. Le système ATSC est utilisé dans 57 villes, par 166 stations de télévision qui couvrent 65% des téléspectateurs américains. Jusqu'ici, si la totalité des stations de télévision américaines proposent quelques émissions en TVHD, seule la CBS s'est résolument efforcée de proposer un nombre important d'émissions en haute définition: la quasi-totalité des émissions diffusées par la CBS en soirée aux heures de grande écoute sont en TVHD, grâce en partie à l'aide financière des fabricants d'électronique grand public. La CBS couvre également certains grands événements sportifs en TVHD.
ABC diffuse au moins deux films par semaine en TVHD. La NBC propose une émission culturelle, tard dans la soirée et, à l'occasion, des reportages sportifs ou des films en TVHD. La PBS diffuse en général des émissions en TVHD pendant les heures d'activité de sa station numérique, le plus souvent avec doublage simultané en télévision numérique conventionnelle. Outre ces programmes d'émissions de Terre, les deux principales stations de radiodiffusion numérique du pays proposent quelques émissions en TVHD, en général des films, notamment «à la carte» et un petit nombre de studios de transmission par câble proposent également des programmes en TVHD. «Au total, le téléspectateur se voit offrir plus de 100 heures de TVHD par semaine dans la plus grande partie du pays, et ce nombre est beaucoup plus élevé si l'on compte les films transmis par satellite», précise M. Graves.
Au premier plan, photo d'écran haute définition, US open de tennis, 1999
Photos: Rupert Stow
En Amérique du Nord, au 30 septembre 2000, environ 530 000 consommateurs avaient fait l'acquisition de systèmes de TVHD. Sur ce chiffre, approximativement 90 000 équipements étaient soit des récepteurs de TVHD totalement intégrés, soit des modules pouvant être utilisés avec des récepteurs compatibles TVHD. Le reste, soit 440 000 équipements, étaient des écrans TVHD qui, combinés à des modules spéciaux, permettent de recevoir des programmes en TVHD diffusés par des moyens de Terre, par satellite ou par câble.
«Au Japon, nous venons de lancer une nouvelle chaîne de radiodiffusion numérique par satellite qu'utilisent sept radiodiffuseurs pour proposer des programmes en TVHD faisant tous intervenir la norme UIT-R 709-4 (entrelacement 1080/60)», précise M. Kumada. La NHK diffuse des programmes en TVHD vingt-quatre heures sur vingt-quatre sur sa chaîne numérique, notamment des actualités diffusées aussi bien en TVHD qu'en NTSC après conversion. La quasi-totalité des nouvelles émissions sont tournées avec des caméras de TVHD. Les deux tiers environ des studios de la NHK à Tokyo disposent d'équipements de TVHD utilisés pour des programmes en TVHD ou des programmes en NTSC. Pour les reportages d'actualité, les principaux sites de la NHK, notamment à l'étranger, utilisent des équipements de TVHD.
En République de Corée, la KBS, radiodiffuseur public, propose également, semble-t-il, une heure de service en TVHD par jour sur sa chaîne numérique de Terre et ce pays prévoit de retransmettre la Coupe du monde de football 2002 en TVHD.
En Europe, aucun radiodiffuseur n'utilise la Recommandation UIT-R BT.709 «en raison du fait que la TVHD ne paraît pas économiquement viable», relève M. Smith, qui ajoute «l'Europe porte l'essentiel de ses efforts sur la mobilité, la portabilité,les améliorations de la couverture du service ainsi que l'interactivité et l'Internet à la télévision où les débouchés économiques semblent beaucoup plus favorables».
Le DVD et la TVDN offrent une qualité si élevée que le consommateur hésite à franchir le pas et à se départir de son système analogique. Le marché de la TVHD se concentrera tôt ou tard sur la télévision par câble et la télévision par satellite, avec les services à la carte pour les films, les reportages sportifs et les émissions sur la nature. En dehors des essais effectués sur les systèmes de transmission par câble et certains services de transmission par satellite, la programmation est pour l'heure inexistante, pour ce qui est tout au moins du marché grand public.
Quel est l'avenir de la TVHD?
Apparemment, un grand nombre de consommateurs américains ont décidé de se porter acquéreurs d'écrans de TVHD soit pour compléter une installation DVD existante, soit en prévision d'une augmentation de l'offre d'émissions en TVHD. Le marché offre désormais des modules complémentaires de décodage des signaux de TVHD transmis par des moyens de Terre ou par satellite coûtant environ 550 USD, et nous pensons donc que les consommateurs disposant déjà d'écrans de TVHD achèteront ce type d'équipement dès que l'offre de programmes sera suffisante.
En ce qui concerne les récepteurs de TVHD, selon M. Flaherty, «il est difficile de se prononcer, mais apparemment le public s'intéresse vivement aux nouvelles améliorations rendues possibles par la technique et toutes les recherches effectuées aux Etats-Unis par la Consumer Electronics Manufacturers Association (CEMA) donnent à penser que les Américains veulent la TVHD. A cet égard, il est intéressant de considérer les délais de commercialisation du premier million d'appareils dans divers secteurs».
En ce qui concerne la télévision en couleurs, il a fallu près de neuf ans pour vendre le premier million d'appareils aux Etats-Unis. Pour ce qui est du magnétoscope à cassette, il a fallu près de cinq ans et, dans ce cas, le principal intérêt, pour le consommateur, était la possibilité de visualiser des émissions à l'heure de son choix. La possibilité de louer des films n'est intervenue que beaucoup plus tard. Il a fallu près de trois ans pour vendre le premier million de lecteurs de disques compacts: les consommateurs étaient intéressés, la qualité technique était assurée, et les prix ont baissé de façon impressionnante pendant cette période, de sorte que le succès du disque compact était assuré. Plus récemment, le tout dernier produit de l'évolution des techniques de télévision au service du grand public, le DVD, a franchi la barre du premier million en deux années à peine, grâce à deux atouts maîtres: une qualité technique largement supérieure à celle du VHS et des prix raisonnables au bout de seulement trois mois.
Au Japon, environ un million de ménages disposent déjà de la TVHD «parce que le système analogique avec assistance numérique MUSE existe déjà depuis dix ans», précise M. Kumada. A la mi-décembre 2000, le parc des récepteurs de TVHD numériques en service se chiffrait à 200 000 unités, et l'on devait atteindre environ 300 000 appareils à la fin de ce mois. Ainsi, le nombre de ménages bénéficiant de la TVHD devait, selon estimation, se chiffrer à 1,3 million à la fin de l'an 2000. En outre, 650 000 autres foyers disposent déjà de systèmes d'affichage TVHD, sans décodeur numérique/analogique toutefois.
La Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA) estime que le nombre de ménages équipés en TVHD franchira la barre des 10 millions d'ici à trois ans.