Je me suis toujours demandé comment une seule ligne 1 fil (signal et masse) peut faire apparaître une image couleur entière sur un écran plein de milliers de pixels. Comment ces signaux fonctionnent-ils exactement et quelles sont les caractéristiques qui font que les émissions de télévision diffèrent?
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Réponses:
J'avais l'habitude de travailler chez Panasonic sur leurs systèmes de divertissement en vol, donc je connais un peu ce genre de choses. Cette description ne sera pas 100% techniquement exacte (certains noms peuvent être un peu décalés) mais j'essaie de l'écrire pour que tout le monde puisse la comprendre. Espérons que cette explication aide ...
La «magie» qui se cache derrière peut être une combinaison des éléments suivants: amplitude, fréquence et modulation du signal. Différents types de téléviseurs et de signaux fonctionnent différemment. C'est pourquoi les anciens téléviseurs devaient avoir un convertisseur pour accepter les nouveaux signaux numériques s'ils n'avaient qu'un tuner analogique. Mais cela ne fait que décrire comment les données sont présentées dans le signal. Fondamentalement, les données de couleur pour chaque pixel sont envoyées au téléviseur ligne par ligne, pixel par pixel et le téléviseur rafraîchit l'écran tant de fois par seconde avec les nouvelles données. Même si la vidéo est en fait juste un grand nombre d'images fixes mises à jour sur l'écran, elles changent assez rapidement pour que nous les percevions comme en mouvement, d'où l'ancien terme «image en mouvement».
Jetez un oeil à un signal typique de "barre de couleur" utilisé pour tester les systèmes vidéo de Wikipedia .
L'image elle-même est divisée en "lignes" de pixels. Chaque écran a autant de colonnes et de lignes, ce qui constitue la résolution totale de l'écran. Chaque couleur de cette image est répartie sur de nombreux pixels de la même ligne. La forme d'onde de l'oscilloscope qui l'accompagne aide à décrire ce qui se passe ici (cette image est de Tektronix ):
Cette image montre les données de deux lignes de pixels. Chaque ligne commence par une "impulsion de synchronisation" pour aligner l'écran et le signal. Cette impulsion (la partie négative de la forme d'onde) est suivie de données pour chaque pixel de la ligne. Il s'agit en fait d'une vidéo analogique: les données de pixels sont représentées par l'amplitude et la phase du signal. Vous pouvez voir les différentes couleurs comme une tension analogique avec des tensions maximales et minimales différentes. Lorsqu'une ligne est terminée, une autre impulsion de synchronisation signale le début de la ligne suivante. Le signal vidéo et l'écran doivent avoir une résolution correspondante (nombre de pixels par ligne). S'il y a des données supplémentaires, elles sont supprimées. S'il n'y a pas suffisamment de données, les pixels partagent les données (rend l'image en bloc).
Merci à Pete B d' avoir mentionné ceci:
Les signaux numériques sont un peu différents en ce sens que le signal est HI ou LO. La valeur de HI peut varier selon les systèmes. Il existe différentes manières de procéder. Parfois, un nombre connu de bits de données constitue un paquet transportant toutes les données de pixels (similaire à la communication réseau). Une autre façon consiste à chronométrer pendant longtemps le signal est HI vs combien de temps il est LO pour représenter une valeur de pixel différente. C'est une sorte de fonctionnement des télécommandes IR TV, bien qu'elles envoient des «codes de contrôle» au lieu d'informations sur les pixels.
Comme vous pouvez l'imaginer, tout cela se déroule très, très rapidement. Un téléviseur commun aux États-Unis est mis à jour (rafraîchissement de l'écran) 60 fois par seconde (60 Hz), ou 30 Hz pour la vidéo entrelacée. Bien que les téléviseurs modernes et HD se rafraîchissent généralement plus souvent (jusqu'à 240 Hz). Ce taux de rafraîchissement signifie que chaque pixel de l'écran entier est mis à jour autant de fois par seconde. Plus il se rafraîchit, plus l'image est détaillée, surtout quand il y a beaucoup d'images en mouvement rapide dans la vidéo (comme une séquence de poursuite).
Différentes chaînes de télévision (AIR ou câble) sont diffusées sur le téléviseur de la même manière, uniquement avec des fréquences de base différentes. Le tuner TV sélectionnera l'une de ces fréquences de base à afficher (sélection d'un canal) et mettra à jour les pixels en fonction des fréquences modulées dans la porteuse de base. Les fréquences représentant les données de couleur des pixels sont beaucoup, beaucoup plus rapides que le taux de rafraîchissement réel de l'écran car chaque donnée de pixel doit être mise à jour tant de fois par seconde, et il y a, comme vous l'avez dit, des milliers de pixels.
Étant donné que les humains n'entendent le son que sur un spectre de 20 Hz à 20 kHz, les données sonores peuvent facilement être ajoutées au signal au-dessus de la vidéo et filtrées par le téléviseur, bien que, pour le «son haute définition», le signal sonore soit envoyé via un câble séparé pour le téléviseur pour tenir dans toutes les données.
Pour vraiment comprendre ce qui se passe, vous devez comprendre les fréquences du signal, l'amplitude, la division du temps, la modulation et l'analyse du spectre. Mais j'espère que ce genre en explique une partie ...
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Toutes les normes de télévision analogique (NTSC, PAL, SECAM, etc.) sont des variations sur un thème, impliquant un mélange soigneux de multiplexage temporel (synchronisation et informations vidéo) et multiplexage par répartition en fréquence (luminance, chrominance et son).
Les détails sont trop compliqués pour entrer ici, mais il existe de nombreuses bonnes références sur le Web, à commencer par l'article de Wikipedia sur NTSC .
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