Vidéo entrelacée
La vidéo entrelacée (également appelée balayage entrelacé ) est une technique permettant de doubler la fréquence d'images perçue d'un affichage vidéo sans consommer de bande passante supplémentaire . Le signal entrelacé contient deux champs d'une image vidéo capturée consécutivement. Cela améliore la perception du mouvement par le spectateur et réduit le scintillement en tirant parti du phénomène phi .

Cela double efficacement la résolution temporelle (également appelée résolution temporelle ) par rapport aux images non entrelacées (pour des fréquences d'images égales aux fréquences de trame). Les signaux entrelacés nécessitent un affichage capable nativement d'afficher les champs individuels dans un ordre séquentiel. Les écrans CRT et les écrans plasma ALiS sont conçus pour afficher des signaux entrelacés.
Le balayage entrelacé fait référence à l'une des deux méthodes courantes pour «peindre» une image vidéo sur un écran d'affichage électronique (l'autre étant un balayage progressif ) en balayant ou en affichant chaque ligne ou rangée de pixels. Cette technique utilise deux champs pour créer un cadre. Un champ contient toutes les lignes impaires de l'image; l'autre contient toutes les lignes paires.
Un écran de télévision basé sur une ligne en alternance de phase (PAL) , par exemple, balaye 50 champs toutes les secondes (25 impairs et 25 pairs). Les deux ensembles de 25 champs fonctionnent ensemble pour créer une image complète toutes les 1/25 de seconde (ou 25 images par seconde ), mais avec l'entrelacement créent une nouvelle demi-image toutes les 1/50 de seconde (ou 50 champs par seconde) . [1] Pour afficher une vidéo entrelacée sur des écrans à balayage progressif, la lecture applique un désentrelacement au signal vidéo (ce qui ajoute un décalage d'entrée ).
L' Union européenne de radiodiffusion s'est prononcée contre la vidéo entrelacée dans la production et la diffusion. Ils recommandent 720p 50 ips (images par seconde) pour le format de production actuel - et travaillent avec l'industrie pour introduire 1080p 50 en tant que norme de production à l'épreuve du temps. 1080p 50 offre une résolution verticale plus élevée, une meilleure qualité à des débits inférieurs et une conversion plus facile vers d'autres formats, tels que 720p 50 et 1080i 50. [2] [3] L'argument principal est que, quelle que soit la complexité de l'algorithme de désentrelacement, le les artefacts dans le signal entrelacé ne peuvent pas être complètement éliminés car certaines informations sont perdues entre les trames.
Malgré les arguments contre, [4] [5] les organismes de normalisation de la télévision continuent de soutenir l'entrelacement. Il est toujours inclus dans les formats de transmission vidéo numérique tels que DV , DVB et ATSC . Les nouvelles normes de compression vidéo telles que le codage vidéo haute efficacité sont optimisées pour la vidéo à balayage progressif , mais prennent parfois en charge la vidéo entrelacée.
La description
La numérisation progressive capture, transmet et affiche une image dans un chemin similaire au texte d'une page — ligne par ligne, de haut en bas. Le motif de balayage entrelacé dans un affichage CRT à définition standard complète également un tel balayage, mais en deux passes (deux champs). Le premier passage affiche la première et toutes les lignes impaires, du coin supérieur gauche au coin inférieur droit. La deuxième passe affiche la deuxième et toutes les lignes paires, comblant les vides lors de la première numérisation.
Ce balayage de lignes alternées est appelé entrelacement . Un champ est une image qui ne contient que la moitié des lignes nécessaires pour créer une image complète. La persistance de la vision fait que l'œil perçoit les deux champs comme une image continue. À l'époque des écrans CRT, la rémanence du phosphore de l'écran contribuait à cet effet.
L'entrelacement fournit des détails verticaux complets avec la même bande passante que celle requise pour un balayage progressif complet, mais avec deux fois la fréquence d'images et la fréquence de rafraîchissement perçues . Pour éviter le scintillement, tous les systèmes de télévision analogique utilisent l'entrelacement.
Les identificateurs de format tels que 576i50 et 720p50 spécifient la fréquence d'images pour les formats de balayage progressif, mais pour les formats entrelacés, ils spécifient généralement la fréquence de trame (qui est le double de la fréquence d'images). Cela peut prêter à confusion, car les formats de code temporel SMPTE standard de l'industrie traitent toujours de la fréquence d'images, pas de la fréquence de trame. Pour éviter toute confusion, SMPTE et EBU utilisent toujours la fréquence d'images pour spécifier les formats entrelacés, par exemple, 480i60 est 480i / 30, 576i50 est 576i / 25 et 1080i50 est 1080i / 25. Cette convention suppose qu'une trame complète dans un signal entrelacé se compose de deux champs en séquence.
Avantages de l'entrelacement

L'un des facteurs les plus importants de la télévision analogique est la bande passante du signal, mesurée en mégahertz. Plus la bande passante est grande, plus toute la chaîne de production et de diffusion est coûteuse et complexe. Cela comprend les caméras, les systèmes de stockage, les systèmes de diffusion et les systèmes de réception: terrestres, par câble, par satellite, Internet et les écrans des utilisateurs finaux ( téléviseurs et moniteurs d'ordinateurs ).
Pour une bande passante fixe, l'entrelacement fournit un signal vidéo avec une fréquence de rafraîchissement de l'affichage deux fois plus élevée pour un nombre de lignes donné (par rapport à une vidéo à balayage progressif à une fréquence d'images similaire, par exemple 1080i à 60 demi-images par seconde, contre 1080p à 30 images complètes par seconde). Le taux de rafraîchissement plus élevé améliore l'apparence d'un objet en mouvement, car il met à jour sa position sur l'écran plus souvent, et lorsqu'un objet est stationnaire, la vision humaine combine les informations de plusieurs demi-images similaires pour produire la même résolution perçue que celle fournie par un plein cadre progressif. Cette technique n'est cependant utile que si le matériel source est disponible avec des taux de rafraîchissement plus élevés. Les films de cinéma sont généralement enregistrés à 24 ips et ne bénéficient donc pas de l'entrelacement, une solution qui réduit la bande passante vidéo maximale à 5 MHz sans réduire le taux de balayage d'image effectif de 60 Hz.
Avec une bande passante fixe et un taux de rafraîchissement élevé, la vidéo entrelacée peut également fournir une résolution spatiale plus élevée que le balayage progressif. Par exemple, la TVHD entrelacée de résolution 1920 × 1080 pixels avec une fréquence de trame de 60 Hz (appelée 1080i60 ou 1080i / 30) a une bande passante similaire à la HDTV à balayage progressif de 1280 × 720 pixels avec une fréquence d'images de 60 Hz (720p60 ou 720p / 60) , mais atteint environ deux fois la résolution spatiale pour les scènes à faible mouvement.
Cependant, les avantages de la bande passante ne s'appliquent qu'à un signal vidéo numérique analogique ou non compressé . Avec la compression vidéo numérique, telle qu'utilisée dans toutes les normes actuelles de télévision numérique, l'entrelacement introduit des inefficacités supplémentaires. [7] EBU a effectué des tests qui montrent que les économies de bande passante de la vidéo entrelacée par rapport à la vidéo progressive sont minimes, même avec deux fois la fréquence d'images. C'est-à-dire que le signal 1080p50 produit à peu près le même débit binaire que le signal 1080i50 (aka 1080i / 25), [3] et 1080p50 nécessitent en fait moins de bande passante pour être perçus comme subjectivement meilleur que son équivalent 1080i / 25 (1080i50) lors de l'encodage d'un "sport- type "scène. [8]
La VHS , et la plupart des autres méthodes d'enregistrement vidéo analogique qui utilisent un tambour rotatif pour enregistrer une vidéo sur bande, bénéficient de l'entrelacement. Sur le VHS, le tambour tourne un tour complet par image et porte deux têtes d'image, chacune balayant la surface de la bande une fois pour chaque révolution. Si l'appareil était conçu pour enregistrer une vidéo à balayage progressif, le basculement des têtes tomberait au milieu de l'image et apparaîtrait comme une bande horizontale. L'entrelacement permet aux basculements de se produire en haut et en bas de l'image, zones qui dans un téléviseur standard sont invisibles pour le spectateur. Le dispositif peut également être rendu plus compact que si chaque balayage enregistrait une image complète, car cela nécessiterait un tambour à double diamètre tournant à la moitié de la vitesse angulaire et effectuant des balayages plus longs et moins profonds sur la bande pour compenser le nombre de lignes doublé par balayage. Cependant, lorsqu'une image fixe est produite à partir d'un enregistrement sur bande vidéo entrelacée, sur la plupart des unités de qualité grand public plus anciennes, la bande serait arrêtée et les deux têtes liraient simplement à plusieurs reprises le même champ de l'image, réduisant essentiellement de moitié la résolution verticale jusqu'à ce que la lecture se poursuive. L'autre option consiste à capturer une image complète (les deux champs) en appuyant sur le bouton de pause juste avant d'arrêter réellement la bande, puis à la reproduire de manière répétitive à partir d'un tampon d'image. Cette dernière méthode peut produire une image plus nette, mais un certain degré de désentrelacement serait principalement nécessaire pour obtenir un avantage visuel notable. Alors que la première méthode produira des artefacts horizontaux vers le haut et le bas de l'image en raison du fait que les têtes ne peuvent pas parcourir exactement le même chemin le long de la surface de la bande que lors de l'enregistrement sur une bande en mouvement, ce désalignement serait en fait pire avec un enregistrement progressif.
L'entrelacement peut être exploité pour produire une programmation TV 3D, en particulier avec un écran CRT et en particulier pour des lunettes à filtre couleur en transmettant l'image de couleur assortie pour chaque œil dans les champs alternatifs. Cela ne nécessite pas de modifications importantes de l'équipement existant. Des lunettes à obturateur peuvent également être adoptées, évidemment avec l'exigence de synchronisation. Si un affichage à balayage progressif est utilisé pour visualiser une telle programmation, toute tentative de désentrelacer l'image rendra l'effet inutile. Pour les verres à couleur filtrée, l'image doit être soit tamponnée et affichée comme si elle était progressive avec des lignes de couleur alternées, soit chaque champ doit être doublé et affiché sous forme de cadres discrets. Cette dernière procédure est la seule façon d'adapter les verres à obturateur sur un affichage progressif.
Problèmes d'entrelacement


La vidéo entrelacée est conçue pour être capturée, stockée, transmise et affichée dans le même format entrelacé. Étant donné que chaque image vidéo entrelacée est constituée de deux champs capturés à des moments différents dans le temps, les images vidéo entrelacées peuvent présenter des artefacts de mouvement appelés effets d'entrelacement , ou peignage , si les objets enregistrés se déplacent assez rapidement pour être dans des positions différentes lorsque chaque champ individuel est capturé. Ces artefacts peuvent être plus visibles lorsque la vidéo entrelacée est affichée à une vitesse plus lente qu'elle n'a été capturée, ou dans des images fixes.
Bien qu'il existe des méthodes simples pour produire des images progressives assez satisfaisantes à partir de l'image entrelacée, par exemple en doublant les lignes d'un champ et en omettant l'autre (réduction de moitié de la résolution verticale), ou en anticrénelage de l'image dans l'axe vertical pour masquer une partie des peignage, il existe parfois des méthodes pour produire des résultats bien supérieurs à ceux-ci. S'il n'y a qu'un mouvement latéral (axe X) entre les deux champs et que ce mouvement est uniforme sur tout le cadre complet, il est possible d'aligner les lignes de balayage et de recadrer les extrémités gauche et droite qui dépassent la zone du cadre pour produire une image visuellement satisfaisante. Le mouvement mineur de l'axe Y peut être corrigé de la même manière en alignant les lignes de balayage dans une séquence différente et en recadrant l'excédent en haut et en bas. Souvent, le milieu de l'image est la zone la plus nécessaire à vérifier, et qu'il y ait seulement une correction d'alignement de l'axe X ou Y, ou que les deux soient appliqués, la plupart des artefacts se produiront vers les bords de l'image. Cependant, même ces procédures simples nécessitent un suivi de mouvement entre les champs, et un objet en rotation ou inclinable, ou un objet qui se déplace dans l'axe Z (loin de ou vers la caméra) produira toujours un peignage, peut-être même pire que si les champs étaient joint dans une méthode plus simple. Certains processus de désentrelacement peuvent analyser chaque image individuellement et décider de la meilleure méthode. La meilleure et la seule conversion parfaite dans ces cas est de traiter chaque image comme une image distincte, mais cela n'est pas toujours possible. Pour les conversions de fréquence d'images et le zoom, il serait généralement idéal de doubler chaque champ pour produire un double taux d'images progressives, de rééchantillonner les images à la résolution souhaitée, puis de balayer à nouveau le flux à la vitesse souhaitée, en mode progressif ou entrelacé. .
Twitter Interline
Interlace introduit un problème potentiel appelé twitter interline , une forme de moiré . Cet effet d' alias n'apparaît que dans certaines circonstances, lorsque le sujet contient des détails verticaux qui se rapprochent de la résolution horizontale du format vidéo. Par exemple, une veste finement rayée sur un présentateur de nouvelles peut produire un effet chatoyant. C'est Twitter . Les professionnels de la télévision évitent de porter des vêtements à fines rayures pour cette raison. Les caméras vidéo professionnelles ou les systèmes d' imagerie générés par ordinateur appliquent un filtre passe-bas à la résolution verticale du signal pour empêcher le twitter interligne.
Twitter Interline est la principale raison pour laquelle l'entrelacement est moins adapté aux écrans d'ordinateur. Chaque ligne de balayage sur un écran d'ordinateur haute résolution affiche généralement des pixels discrets, dont chacun ne couvre pas la ligne de balayage au-dessus ou en dessous. Lorsque la fréquence d'images entrelacée globale est de 60 images par seconde, un pixel (ou plus critique par exemple pour les systèmes de fenêtrage ou le texte souligné, une ligne horizontale) qui couvre une seule ligne de balayage en hauteur est visible pendant le 1/60 de seconde attendu d'un affichage progressif à 60 Hz - mais est ensuite suivi par 1/60 de seconde d'obscurité (tandis que le champ opposé est balayé), réduisant le taux de rafraîchissement par ligne / par pixel à 30 images par seconde avec un scintillement assez évident.
Pour éviter cela, les téléviseurs entrelacés standard n'affichent généralement pas de détails précis. Lorsque des images de synthèse apparaissent sur un téléviseur standard, l'écran est soit traité comme s'il était la moitié de la résolution de ce qu'il est réellement (ou même inférieur), soit rendu à pleine résolution puis soumis à un filtre passe-bas à la verticale. direction (par exemple, un type de "flou de mouvement" avec une distance de 1 pixel, qui mélange chaque ligne à 50% avec la suivante, en maintenant un degré de résolution positionnelle complète et en évitant le "blocage" évident du doublement de ligne simple tout en réduisant le scintillement à moins que ce que l’approche plus simple permettrait d’obtenir). Si du texte est affiché, il est suffisamment grand pour que les lignes horizontales aient au moins deux lignes de balayage de haut. La plupart des polices pour la programmation télévisuelle ont des traits larges et épais et n'incluent pas d' empattements très détaillés qui rendraient le twitter plus visible; en outre, les générateurs de caractères modernes appliquent un degré d'anti-crénelage qui a un effet de recouvrement de ligne similaire au filtre passe-bas plein cadre mentionné ci-dessus.
Exemple d'entrelacement (avertissement de taux de scintillement élevé) | ||
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Désentrelacement
Les panneaux plasma ALiS et les anciens CRT peuvent afficher directement la vidéo entrelacée, mais les écrans vidéo et les téléviseurs modernes sont principalement basés sur la technologie LCD, qui utilise principalement un balayage progressif.
L'affichage d'une vidéo entrelacée sur un écran à balayage progressif nécessite un processus appelé désentrelacement . Il s'agit d'une technique imparfaite, qui abaisse généralement la résolution et provoque divers artefacts, en particulier dans les zones avec des objets en mouvement. Fournir la meilleure qualité d'image pour les signaux vidéo entrelacés nécessite des appareils et des algorithmes coûteux et complexes. Pour les écrans de télévision, les systèmes de désentrelacement sont intégrés dans des téléviseurs à balayage progressif qui acceptent un signal entrelacé, tel qu'un signal SDTV diffusé.
La plupart des moniteurs d'ordinateurs modernes ne prennent pas en charge la vidéo entrelacée, en plus de certains modes de résolution moyenne hérités (et peut-être 1080i en complément de 1080p), et la prise en charge de la vidéo en définition standard (480 / 576i ou 240 / 288p) est particulièrement rare compte tenu de son fréquence de balayage de ligne inférieure par rapport aux modes vidéo d'ordinateur analogiques "VGA" typiques ou supérieurs. La lecture d'une vidéo entrelacée à partir d'un DVD, d'un fichier numérique ou d'une carte de capture analogique sur un écran d'ordinateur nécessite plutôt une forme de désentrelacement dans le logiciel du lecteur et / ou le matériel graphique, qui utilise souvent des méthodes très simples pour désentrelacer. Cela signifie que la vidéo entrelacée a souvent des artefacts visibles sur les systèmes informatiques. Les systèmes informatiques peuvent être utilisés pour éditer la vidéo entrelacée, mais la disparité entre les systèmes d'affichage vidéo informatique et les formats de signaux de télévision entrelacés signifie que le contenu vidéo en cours d'édition ne peut pas être visualisé correctement sans matériel d'affichage vidéo séparé.
Les téléviseurs de fabrication actuelle utilisent un système d'extrapolation intelligente des informations supplémentaires qui seraient présentes dans un signal progressif entièrement à partir d'un original entrelacé. En théorie: cela devrait simplement être un problème d'application des algorithmes appropriés au signal entrelacé, car toutes les informations devraient être présentes dans ce signal. En pratique, les résultats sont actuellement variables et dépendent de la qualité du signal d'entrée et de la quantité de puissance de traitement appliquée à la conversion. Le plus grand obstacle, à l'heure actuelle, réside dans les artefacts dans les signaux entrelacés de qualité inférieure (généralement de la vidéo diffusée), car ils ne sont pas cohérents d'un champ à l'autre. D'autre part, les signaux entrelacés à débit binaire élevé tels que ceux provenant de caméscopes HD fonctionnant dans leur mode de débit binaire le plus élevé fonctionnent bien.
Les algorithmes de désentrelacement stockent temporairement quelques images d'images entrelacées, puis extrapolent des données d'image supplémentaires pour créer une image fluide et sans scintillement. Ce stockage et ce traitement des cadres se traduisent par un léger décalage d'affichage qui est visible dans les salles d'exposition commerciales avec un grand nombre de modèles différents exposés. Contrairement à l'ancien signal NTSC non traité, les écrans ne suivent pas tous le mouvement en parfaite synchronisation. Certains modèles semblent se mettre à jour légèrement plus rapidement ou plus lentement que d'autres. De même, l'audio peut avoir un effet d'écho en raison de différents délais de traitement.
Histoire
Lorsque le film cinématographique a été développé, l'écran du film devait être éclairé à une vitesse élevée pour éviter le scintillement visible . Le taux exact nécessaire varie en fonction de la luminosité - 50 Hz est (à peine) acceptable pour les petits écrans à faible luminosité dans les pièces faiblement éclairées, tandis que 80 Hz ou plus peuvent être nécessaires pour les écrans lumineux qui s'étendent jusqu'à la vision périphérique. La solution du film consistait à projeter chaque image du film trois fois à l'aide d'un obturateur à trois lames: un film tourné à 16 images par seconde éclairait l'écran 48 fois par seconde. Plus tard, lorsque le film sonore est devenu disponible, la vitesse de projection plus élevée de 24 images par seconde a permis à un obturateur à deux lames de produire un éclairage 48 fois par seconde, mais uniquement dans les projecteurs incapables de projeter à la vitesse inférieure.
Cette solution ne pouvait pas être utilisée pour la télévision. Pour stocker une image vidéo complète et l'afficher deux fois, il faut un tampon d'image - mémoire électronique ( RAM ) - suffisant pour stocker une image vidéo. Cette méthode n'est devenue réalisable qu'à la fin des années 80. En outre, pour éviter les interférences à l' écran causées par l'éclairage du studio et les limites de la technologie des tubes à vide, les CRT pour la télévision doivent être scannés à la fréquence de la ligne CA. (C'était 60 Hz aux États-Unis, 50 Hz en Europe.)
Dans le domaine de la télévision mécanique , Léon Theremin a démontré le concept d'entrelacement. Il avait développé une télévision à tambour miroir, commençant avec une résolution de 16 lignes en 1925, puis 32 lignes et finalement 64 en utilisant l'entrelacement en 1926. Dans le cadre de sa thèse, le 7 mai 1926, il a transmis et projeté électriquement en quasi-simultané images en mouvement sur un écran carré de cinq pieds. [9]
En 1930, l' ingénieur allemand de Telefunken Fritz Schröter a d' abord formulé et breveté le concept de fractionnement d'une seule image vidéo en lignes entrelacées. [10] Aux États-Unis, l' ingénieur RCA Randall C. Ballard a breveté la même idée en 1932. [11] [12] La mise en œuvre commerciale a commencé en 1934 lorsque les écrans de tube cathodique sont devenus plus brillants, augmentant le niveau de scintillement causé par progressif (séquentiel) balayage. [13]
En 1936, lorsque le Royaume-Uni établissait des normes analogiques, les premiers circuits électroniques de commande CRT basés sur une vanne thermionique ne pouvaient balayer qu'environ 200 lignes en 1/50 de seconde (soit un taux de répétition d'environ 10 kHz pour la forme d'onde de déflexion horizontale en dents de scie). En utilisant l'entrelacement, une paire de champs de 202,5 lignes pourrait être superposée pour devenir un cadre de 405 lignes plus net (avec environ 377 utilisés pour l'image réelle, et encore moins visible dans le cadre de l'écran; dans le langage moderne, la norme serait "377i". ). La fréquence de balayage vertical est restée de 50 Hz, mais les détails visibles ont été sensiblement améliorés. En conséquence, ce système a supplanté le système de balayage progressif mécanique de 240 lignes de John Logie Baird qui était également testé à l'époque.
À partir des années 1940, les améliorations technologiques ont permis aux États-Unis et au reste de l'Europe d'adopter des systèmes utilisant des fréquences de balayage de ligne progressivement plus élevées et une bande passante de signal radio plus élevée pour produire un nombre de lignes plus élevé à la même fréquence d'images, obtenant ainsi une meilleure qualité d'image. Cependant, les principes fondamentaux de la numérisation entrelacée étaient au cœur de tous ces systèmes. Les États-Unis ont adopté le système 525 lignes , incorporant plus tard la norme de couleur composite connue sous le nom de NTSC , l'Europe a adopté le système 625 lignes et le Royaume-Uni est passé de son système de lignes 405 idiosyncratique à 625 (beaucoup plus aux États-Unis) pour éviter d'avoir à développer une méthode (totalement) unique de télévision couleur. La France est passée de son système monochrome à 819 lignes tout aussi unique à la norme plus européenne de 625. L'Europe en général, y compris le Royaume-Uni, a ensuite adopté la norme de codage couleur PAL , qui était essentiellement basée sur NTSC, mais a inversé la phase de la porteuse de couleur avec chaque ligne (et le cadre) afin d'annuler les déphasages qui déforment la teinte qui ont entravé les émissions NTSC. La France a plutôt adopté son propre système SECAM unique basé sur une double porteuse FM , qui offrait une qualité améliorée au prix d'une plus grande complexité électronique, et était également utilisé par d'autres pays, notamment la Russie et ses États satellites. Bien que les normes de couleur soient souvent utilisées comme synonymes de la norme vidéo sous-jacente - NTSC pour 525i / 60, PAL / SECAM pour 625i / 50 - il existe plusieurs cas d'inversions ou d'autres modifications; Par exemple, la couleur PAL est utilisée sur les émissions autrement «NTSC» (c'est-à-dire 525i / 60) au Brésil, ainsi que vice versa ailleurs, avec des cas de compression de la bande passante PAL à 3,58 MHz pour tenir dans l'allocation de bande d'ondes de diffusion de NTSC, ou NTSC en cours d'extension pour prendre 4,43 MHz de PAL.
L'entrelacement était omniprésent dans les écrans jusqu'aux années 1970, lorsque les besoins des moniteurs d'ordinateur ont entraîné la réintroduction du balayage progressif, y compris sur les téléviseurs ordinaires ou les moniteurs simples basés sur le même circuit; la plupart des écrans CRT sont entièrement capables d'afficher à la fois progressif et entrelacé quelle que soit leur utilisation d'origine, tant que les fréquences horizontales et verticales correspondent, car la différence technique est simplement celle du démarrage / de la fin du cycle de synchronisation verticale à mi-chemin le long d'une ligne de balayage une image sur deux (entrelacé), ou toujours synchronisé juste au début / à la fin d'une ligne (progressif). L'entrelacement est toujours utilisé pour la plupart des téléviseurs à définition standard et la norme de diffusion HDTV 1080i , mais pas pour les écrans LCD , les micromiroirs ( DLP ) ou la plupart des écrans plasma ; ces écrans n'utilisent pas de numérisation raster pour créer une image (leurs panneaux peuvent toujours être mis à jour de gauche à droite, de haut en bas, mais toujours de manière progressive, et pas nécessairement à la même vitesse que le signal d'entrée), et ne peuvent donc pas bénéficier de l'entrelacement (lorsque les anciens LCD utilisent un système de «double balayage» pour fournir une résolution plus élevée avec une technologie de mise à jour plus lente, le panneau est plutôt divisé en deux moitiés adjacentes mises à jour simultanément ): ils doivent être entraînés avec un signal de balayage progressif. Les circuits de désentrelacement pour obtenir un balayage progressif à partir d'un signal de télévision de diffusion entrelacé normal peuvent ajouter au coût d'un téléviseur utilisant de tels affichages. Actuellement, les écrans progressifs dominent le marché de la TVHD.
Entrelacement et ordinateurs
Dans les années 1970, les ordinateurs et les systèmes de jeux vidéo domestiques ont commencé à utiliser des téléviseurs comme dispositifs d'affichage. À ce stade, un signal NTSC de 480 lignes était bien au-delà des capacités graphiques des ordinateurs à faible coût, de sorte que ces systèmes utilisaient un signal vidéo simplifié qui faisait que chaque champ vidéo scanne directement au-dessus du précédent, plutôt que chaque ligne entre deux lignes. du champ précédent, ainsi que des nombres de pixels horizontaux relativement faibles. Cela a marqué le retour du balayage progressif inédit depuis les années 1920. Étant donné que chaque champ est devenu une trame complète à lui seul, la terminologie moderne appellerait ce 240p sur les ensembles NTSC et 288p sur PAL . Alors que les appareils grand public étaient autorisés à créer de tels signaux, les réglementations en matière de diffusion interdisaient aux chaînes de télévision de transmettre de telles vidéos. Les normes de moniteur d'ordinateur telles que le mode TTL-RGB disponible sur le CGA et par exemple BBC Micro étaient des simplifications supplémentaires au NTSC, qui améliorait la qualité de l'image en omettant la modulation de la couleur et permettant une connexion plus directe entre le système graphique de l'ordinateur et le CRT.
Au milieu des années 1980, les ordinateurs avaient dépassé ces systèmes vidéo et avaient besoin de meilleurs écrans. La plupart des ordinateurs domestiques et de bureau de base ont souffert de l'utilisation de l'ancienne méthode de numérisation, la résolution d'affichage la plus élevée se situant autour de 640x200 (ou parfois 640x256 dans les régions 625 lignes / 50 Hz), ce qui se traduit par une forme de pixel haut et étroite sévèrement déformée , ce qui rend le l'affichage de texte haute résolution avec des images proportionnées réalistes est difficile (les modes logiques «pixel carré» étaient possibles mais seulement à de faibles résolutions de 320x200 ou moins). Les solutions de diverses entreprises variaient considérablement. Comme les signaux des moniteurs de PC n'avaient pas besoin d'être diffusés, ils pouvaient consommer beaucoup plus que les 6, 7 et 8 MHz de bande passante auxquels les signaux NTSC et PAL étaient confinés. L' adaptateur d'affichage monochrome et l'adaptateur graphique amélioré d' IBM ainsi que la carte graphique Hercules et l' ordinateur Macintosh d' origine ont généré des signaux vidéo de 342 à 350p, de 50 à 60 Hz, avec environ 16 MHz de bande passante, certains clones de PC améliorés tels que l' AT & T 6300 ( aka Olivetti M24) ainsi que les ordinateurs conçus pour le marché domestique japonais géraient plutôt 400p à environ 24 MHz, et l' Atari ST l'a poussé à 71 Hz avec une bande passante de 32 MHz - tous nécessitant une haute fréquence dédiée (et généralement un mode unique, c'est-à-dire non "vidéo" -compatibles) en raison de leurs taux de ligne accrus. Le Commodore Amiga a plutôt créé un véritable signal RVB 480i60 / 576i50 entrelacé à des taux de diffusion vidéo (et avec une bande passante de 7 ou 14 MHz), adapté au codage NTSC / PAL (où il a été décimé en douceur à 3,5 ~ 4,5 MHz). Cette capacité (plus le genlocking intégré ) a permis à l'Amiga de dominer le domaine de la production vidéo jusqu'au milieu des années 1990, mais le mode d'affichage entrelacé a causé des problèmes de scintillement pour les applications PC plus traditionnelles où des détails à un pixel sont nécessaires, avec "scintillement-fixateur «Les périphériques de doubleur de balayage et les moniteurs RVB haute fréquence (ou le moniteur spécialisé de conversion de balayage A2024 de Commodore) sont des achats populaires, bien que coûteux, parmi les utilisateurs expérimentés. 1987 a vu l'introduction du VGA , sur lequel les PC se sont bientôt normalisés, ainsi que de la gamme Macintosh II d' Apple qui offrait des écrans de résolution et de profondeur de couleur similaires, puis supérieures, avec une rivalité entre les deux normes (et plus tard des quasi-normes PC telles que XGA et SVGA) augmentant rapidement la qualité d'affichage disponible pour les utilisateurs professionnels et particuliers.
À la fin des années 1980 et au début des années 1990, les fabricants de moniteurs et de cartes graphiques ont introduit de nouvelles normes de haute résolution qui incluaient à nouveau l'entrelacement. Ces moniteurs fonctionnaient à des fréquences de balayage plus élevées, permettant généralement une fréquence de champ de 75 à 90 Hz (c'est-à-dire une fréquence de trame de 37 à 45 Hz), et avaient tendance à utiliser des luminophores à plus longue persistance dans leurs CRT, ce qui était destiné à atténuer les problèmes de scintillement et de scintillement. De tels moniteurs se sont généralement avérés impopulaires, en dehors des applications spécialisées à ultra-haute résolution telles que la CAO et la PAO qui exigeaient autant de pixels que possible, l'entrelacement étant un mal nécessaire et mieux que d'essayer d'utiliser les équivalents à balayage progressif. Alors que le scintillement n'était souvent pas immédiatement évident sur ces écrans, la fatigue oculaire et le manque de mise au point sont néanmoins devenus un problème sérieux, et le compromis pour une rémanence plus longue était une luminosité réduite et une mauvaise réponse aux images en mouvement, laissant des traînées visibles et souvent mal colorées. . Ces traînées colorées étaient un inconvénient mineur pour les écrans monochromes et les écrans généralement plus lents à mettre à jour utilisés à des fins de conception ou de requête de base de données, mais beaucoup plus gênants pour les écrans couleur et les mouvements plus rapides inhérents aux systèmes d'exploitation basés sur des fenêtres de plus en plus populaires, comme ainsi que le défilement plein écran dans les traitements de texte WYSIWYG, les feuilles de calcul et bien sûr pour les jeux à haute action. De plus, les lignes horizontales fines et régulières communes aux premières interfaces graphiques, combinées à une faible profondeur de couleur qui signifiait que les éléments de la fenêtre étaient généralement à contraste élevé (en fait, souvent en noir et blanc), rendaient le miroitement encore plus évident qu'avec une vidéo à fréquence de champ autrement plus faible. applications. Alors que les progrès technologiques rapides le rendaient pratique et abordable, à peine une décennie après l'apparition des premières mises à niveau entrelacées ultra-haute résolution pour le PC IBM, pour fournir des horloges de pixels et des taux de balayage horizontal suffisamment élevés pour les modes de balayage progressif hi-rez dans le premier professionnel. puis des écrans de qualité grand public, la pratique a été rapidement abandonnée. Pendant le reste des années 1990, les moniteurs et les cartes graphiques ont plutôt bien joué en utilisant leurs résolutions les plus élevées déclarées "non entrelacées", même lorsque le taux de rafraîchissement global était à peine plus élevé que ce qu'il avait été pour les modes entrelacés (par exemple SVGA à 56p versus 43i à 47i), et comprenant généralement un mode supérieur dépassant techniquement la résolution réelle du CRT (nombre de triades couleur-phosphore), ce qui signifiait qu'il n'y avait pas de clarté d'image supplémentaire à gagner grâce à l'entrelacement et / ou à l'augmentation de la bande passante du signal. Cette expérience est la raison pour laquelle l'industrie du PC reste aujourd'hui contre l'entrelacement en HDTV, et a fait pression pour la norme 720p, et continue de pousser pour l'adoption du 1080p (à 60 Hz pour les pays hérités du NTSC et à 50 Hz pour PAL); cependant, 1080i reste la résolution de diffusion HD la plus courante, ne serait-ce que pour des raisons de rétrocompatibilité avec le matériel HDTV plus ancien qui ne peut pas prendre en charge 1080p - et parfois même pas 720p - sans l'ajout d'un scaler externe, similaire à comment et pourquoi la plupart des SD-focalisés la diffusion numérique repose toujours sur la norme MPEG2 obsolète intégrée par exemple dans le DVB-T .
Voir également
- Champ (vidéo) : dans la vidéo entrelacée, l'une des nombreuses images fixes affichées séquentiellement pour créer l'illusion d'un mouvement à l'écran.
- 480i : vidéo entrelacée de définition standard généralement utilisée dans les pays traditionnellement NTSC (nord et certaines parties de l'Amérique du Sud, Japon)
- 576i : définition standard vidéo entrelacée généralement utilisé dans traditionnellement PAL et SECAM pays
- 1080i : télévision haute définition (HDTV) diffusée numériquement au format 16: 9 (écran large) standard
- Balayage progressif : l'opposé de l'entrelacement; l'image est affichée ligne par ligne.
- Désentrelacement : conversion d'un signal vidéo entrelacé en un signal non entrelacé
- Trame segmentée progressive : un schéma conçu pour acquérir, stocker, modifier et distribuer une vidéo à balayage progressif à l'aide d'équipements et de supports entrelacés
- Télécinéma : une méthode de conversion des fréquences d'images de films en fréquences d'images de télévision à l'aide de l'entrelacement
- Federal Standard 1037C : définit la numérisation entrelacée
- Déplacement des formats d'image
- Wobulation : une variante de l'entrelacement utilisé dans les écrans DLP
- Déchirure de l'écran
Les références
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Il a été démontré que l'efficacité de codage de 1080p / 50 est très similaire (simulations) voire meilleure (tests subjectifs) que 1080i / 25 malgré le fait que deux fois plus de pixels doivent être codés. Cela est dû à une efficacité de compression plus élevée et à un meilleur suivi de mouvement des signaux vidéo progressivement balayés par rapport au balayage entrelacé.
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- ^ Enregistré par le bureau des brevets du Reich allemand, brevet no. 574085.
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- ^ RW Burns, Télévision: Une Histoire Internationale des Années Formatives , IET, 1998, p. 425. ISBN 978-0-85296-914-4 .
Liens externes
- Champs: Pourquoi la vidéo est-elle fondamentalement différente des graphiques - Un article qui décrit la vidéo numérisée, entrelacée et basée sur des champs et sa relation avec l'infographie basée sur des images avec de nombreuses illustrations
- Vidéo numérique et ordre de champ - Un article qui explique avec des diagrammes comment l'ordre de champ de PAL et NTSC est apparu, et comment PAL et NTSC sont numérisés
- 100FPS.COM * - Entrelacement / désentrelacement vidéo
- Balayage entrelacé / progressif - Ordinateur vs vidéo
- Théorie de l'échantillonnage et synthèse de la vidéo entrelacée
- Entrelacé versus progressif