Technologie numérique :de la TVSD à la TVHD et la HDCine dans un modèle intégré ? TITAN asbl – Novembre 2005

Technologie numérique : de la TVSD à la TVHD et la HDCine dans un modèle intégré ? Evolution du modèle essences/métadonnées de l’analogique au numérique Evolution des paramètres de définition de l’image Le codage des essences (Mpeg, Mjpeg, ….) Le stockage La diffusion, la transmission et la réception Le marché et l’évolution technologique L’évolution du marché des écrans

Une image photographique est définie par plusieurs paramètres : Le format de l’image (Largeur x Hauteur) La définition (de la pellicule ou du CCD : nombre de points/lignes) L’optique : le type de focale utilisée La profondeur de champs ( le diaphragme, la distance, la lumière, ….).

Formats et supports pour la fabrication cinématographique : Couche Image Formats 1,34 – 1,37 - 1,66 – 1,85 – 2,28 – 2,37 Noir/Blanc – Couleurs (Négatif/positif/ internégatif, interpositif.. ) Couche Codage Couche Physique 70 mm – 35 mm – 16 mm – 8 mm .. Couche Métadonnées Key-code Analogique Numérique

Univers film : différents formats utilisés par l’industrie cinématographique : mm mm mm² Support Format Hauteur Largeur Superficie 70 mm 2:28 23,01 52,48 1207,56 Super 35 mm 2:37 18,67 24,92 465,26 35 mm 1:66 16 21,95 351,20 1:85 16 21,95 351,20 Super 16mm 1,66 07,42 12,35 91,64 16mm 1:37 07,49 10,26 76,85 Super 8mm 1:34 04,14 5,79 23,97

Les différents formats des supports en S8, 16, 35 et 70 m/m en film : Super 8 16 m/m 35 m/m

Du format 1,33 au format 2,55 : les différents formats cinématographiques : 1/1 1,50 2,00 2,50 TV 4/3 1,33 Panoramique 1,66 TV 16/9 1,78 Panoramique 1,85 Cinémascope 2,35 Cinémascope 2,55

Formats et supports pour le stockage des signaux vidéo en analogique : 819 lignes/ 50 E – 4/3 N/B 625 lignes/ R G B ….. Couche Image Couche Codage Noir/Blanc - NTSC - PAL - SECAM Bandes : 2 Pouces – 1 Pouce Cassette : ¾ pouce, ½ pouce Couche Physique Couche Métadonnées Time-Code – User bit - Teletext Analogique Numérique

Du format 4/3 au format 16/9 : l’intégration des différents formats cinématographiques : Téléviseur 4/3 Téléviseur 16/9 Panoramique 1,66 Panoramique 1,85 Panoramique 1,66 Panoramique 1,85 Cinémascope 2,35 Cinémascope 2,55 Cinémascope 2,35 Cinémascope 2,55 TV 16/9 1,78 TV 4/3 1,33

Formats d’image : la production et la diffusion d’images vidéo en 4/3 ou 16/9 :

Du format 4/3 au format 16/9 : l’intégration d’un format 4/3 dans un 16/9 sur une tv 4/3 : Image 4/3 Image 16/9 Téléviseur 4/3 Image 4/3 dans 16/9 Image «16/9» Tv : 4/3

Signaux composants : Y, CR et CB Numérisation composants : Y, CR et CB Formats et supports pour le stockage des signaux vidéo en numérique hybride : 819 lignes/ 50 E – 4/3 N/B 625 lignes/ 50 E – 4/3 R G B Couche Image ….. Signaux composants : Y, CR et CB Numérisation composants : Y, CR et CB Couche Codage Cassette : ½ pouce, ¼ pouce, DVD Couche Physique Couche Métadonnées Time-Code – User bit - Teletext Analogique Numérique

Numérisation composants : Y, CR et CB Formats et supports pour le stockage des signaux vidéo en numérique homogène : 819 lignes/ 50 E – 4/3 N/B 625 lignes/ R G B ….. Couche Image Compression MPEG 1, 2 ou 4 Numérisation composants : Y, CR et CB Couche Codage Couche Physique DVD Bluray, Carte SD, Serveurs, .. Couche Métadonnées HTML, XML, METS, … Analogique Numérique

Les nouveaux supports d’encapsulation de l’acquisition à la post-production : Optical Disc Sony

(CRT – Tube cathodique) Le balayage entrelacé du système de télévision vs le progressif de l’écran informatique : Please see interlace and progressive scanning difference. CLICK Interlace scanning is used for conventional CRT TV`s. To display one picture scanning is carried out twice because picture(Frame) is divided to 2 section(Field). Progressive scanning is used for PDP, Flicker free TV, LCD and High-definition TV. To display one picture scanning is carried out once. Entrelacé (CRT – Tube cathodique) Progressif (PDP - Plasma) CLICK CLICK

Technologie numérique : de la TVSD à la TVHD et la HDCine dans un modèle intégré ? Evolution du modèle essences/métadonnées de l’analogique au numérique Evolution des paramètres de définition de l’image Le codage des essences (Mpeg, Mjpeg, ….) Le stockage La diffusion, la transmission et la réception le marché et l’évolution technologique L’évolution du marché des écrans

Résolution des images en TVSD, en TVHD et en HDCine : 4046 pixels 2048 l D Cinema 4k DALSA RGB non compressé 1920 pixels 1080 l 24p ou 25 p HDCAM 1080 P ou 1080 Interlacé / 50 Im. Varicam 720 P ou 720 I / 50 Im. 720 l 24p 1280 pixels 1440 ou 1280 pixels 1080 I ou 720 l 25p HDV 1080 I / 50 Im.ou 720 P 720 pixels PAL 576 l SD DVCPRO 50 Mobile 180 pixels 144 l

Technologie numérique : de la TVSD à la TVHD et la HDCine dans un modèle intégré ? Evolution du modèle essences/métadonnées de l’analogique au numérique Evolution des paramètres de définition de l’image Le codage des essences (Mpeg, Mjpeg, ….) Le stockage La diffusion, la transmission et la réception le marché et l’évolution technologique L’évolution du marché des écrans

HD TV 1250 x1920 pixels, 50 i/s, : 2.304 Gbit/s TV SD (4/3) 576 x 720 pixels, 25:2 i/s interlacée : 216 Mbit/s HD TV 1250 x1920 pixels, 50 i/s, : 2.304 Gbit/s 1920 pixels 720 pixels 576 pixels 144 pixels 180 pixels 8 x 8 pixels = 1 macro-block 1250 pixels

Les normes de codages de source de l’ISO : JPEG – Joint Pictures Expert Group JPEG – industrie photographique JPEG 2K – JPEG 2000 – MJPEG 2000 : TV SD, TV HD, DVD, DCinéma, système de ralentis, système de montage Un seul principe : une transformation pour un codage spatial !

Compression spatiale (DCT) : une compression numérique intra-image Echantillonnage : 422 - 411 - 420

Les normes de codages de source hybride de l’ISO : MPEG – Moving Pictures Expert Group MPEG 1 – CD-ROMS et le CDI MPEG 2 – TV SD, TV HD, DVD, Digital Cinéma, MPEG 4/ V1 - H 263 MPEG 4 Part 10 - H 264/AVC Le même principe : une transformation pour un codage spatial et un outil de prédiction de mouvements.

GOP : Group of pictures (6 – 8 – 10 – 12 - 16) Codage hybride : compression spatiale (DCT) vs estimation vecteur de mouvements : GOP : Group of pictures (6 – 8 – 10 – 12 - 16)

Exemple d’analyse en vue de créer des vecteurs de prédiction de mouvements : Principe : Recherche en vue d’optimaliser les critères de différence Image 00 Image 01 MPEG 2 – estimation de mouvements sur la base de macroblocs de 8 x 8 pixels

Estimation de prédiction de mouvements en MPEG 4/ H.264 Tree-structured motion compensation 8x8 16 x 8 8 x 16 8 x 8 8x4 4x8 4x4 Finest partition is a complete quad-tree : all blocs of 4x4 pixels

Exemple d’une décomposition optimale en MPEG 4/H. 264 From Iain E.G. Richardson : H.264 and MPEG-4, WIley, 2003

Débit binaire pour une qualité donnée Evolution du débit binaire en fonction d’une qualité visuelle constante : Prospective de la durée de vie des normes ISO MPEG 2 – MPEG 4 : MPEG 2 MPEG 4 ACP Système futur non spécifié MPEG 4 AVC H 264 Débit binaire pour une qualité donnée Durée de vie D’une amélioration (5 à 8 ans) D’après David Wood Tech Rev EBU /2003 & IBC 04

Relations entre les différentes normes MPEG 1, 2, 4, et 7 Voix Ordinateur Femme Homme assis ... MPEG-7 Extraction d’objets MPEG-4 Télévision géométrique basée sur le pixel MPEG-1 MPEG-2

Technologie numérique : de la TVSD à la TVHD et la HDCine dans un modèle intégré ? Evolution du modèle essences/métadonnées de l’analogique au numérique Evolution des paramètres de définition de l’image Le codage des essences (Mpeg, Mjpeg, ….) Le stockage La diffusion, la transmission et la réception le marché et l’évolution technologique L’évolution du marché des écrans

Débit des réseaux broadcast : besoins des diffuseurs 1080/P/50 1080/P/25, 720/P/50 270 Mbits/s SDI Mbits/sec

Technologie numérique : de la TVSD à la TVHD et la HDCine dans un modèle intégré ? Evolution du modèle essences/métadonnées de l’analogique au numérique Evolution des paramètres de définition de l’image Le codage des essences (Mpeg, Mjpeg, ….) Le stockage La diffusion, la transmission et la réception le marché et l’évolution technologique L’évolution du marché des écrans

Le codage de source (ISO) & le codage de canal (DVB) Analogique : Codage source = codage canal Numérique : Codage source / codage canal Codage Source : ISO Codage Canal : DVB SECAM HD-MAC D2-MAC PAL + PAL NTSC M P E G 2 / 4 DVBS : QPSK DVB - H DVB-T : COFDM DVB-C : QAM xDSL

Technologie numérique : de la TVSD à la TVHD et la HDCine dans un modèle intégré ? Evolution du modèle essences/métadonnées de l’analogique au numérique Evolution des paramètres de définition de l’image Le codage des essences (Mpeg, Mjpeg, ….) Le stockage La diffusion, la transmission et la réception le marché et l’évolution technologique L’évolution du marché des écrans

Les différentes infrastructures pour adresser des périphériques fixes, portables ou mobiles : Câble de télédistribution (réseau HFC) Diffusion par Satellite (DVB-S) Diffusion numérique terrretre (DVB-H) Câble réseau Téléphonique xDSL Diffusion numérique terrestre (DVB-T)

Evolution des degrés de pénétration sur le marché : 120 % TVC 100 % 80 % CD 60 % VCR 40 % 20 % CAM 0 % 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 / ans TVC 1968 VCR 1976 CD 1983 CAM 1984

Technologie numérique : de la TVSD à la TVHD et la HDCine dans un modèle intégré ? Evolution du modèle essences/métadonnées de l’analogique au numérique Evolution des paramètres de définition de l’image Le codage des essences (Mpeg, Mjpeg, ….) Le stockage La diffusion, la transmission et la réception le marché et l’évolution technologique L’évolution du marché des écrans

Les nouveaux écrans «haute définition» : + plats, + grands, et - chers… ? 5% du parc en 2007 ? ** ATTENTION * La Haute Définition n’est perceptible sur écran qu’à partir d’une diagonale >70cm (l’œil ne discerne pas les détails sous un angle de moins d’une minute d’arc!). L’interface HDMI équipera la majorité des écrans plats en Europe dès 2005 ! *d’après Richard Salmon, BBC membre groupe UER/B/TQE in Tech/2004 **Prévisions GFK pour les grands écrans plats d’ici 2007

Les nouveaux écrans haute définition : + plats, + grands, et - chers… ? PDP** Plasma (PDP) 40’’ dès 2,5K€. Simple à produire, mais inconvénients: vieillissement régulier luminophores (-50% luminance après 30000h), rémanence, rendu mouvement (franges), difficulté d’améliorer la résolution (grande taille). Prépondérance d’écrans à 480 lignes ± 40’’/42’’. Plasma Haute Résolution commencent à venir seulement maintenant: un PDP 42’’ coûte ±4K€, un PDP 50’’ HD coûte ±6K€.

Les nouveaux écrans «haute définition» : + plats, + grands, et - chers… ? Ecrans LCD : les prix croissent beaucoup à partir de >70 cm de diagonale (la HD a un sens sur ce genre d’écran!) 21’’ ±1,2K€, 30’’± 4- 4,5K€, 32’’ ±4,5K€. Ecran Sony 30’’(76cm) LCD KLC-30MR1 1280 pix x 768 lignes = 4,5K€ L’industrie produit beaucoup de dalles LCD à usage informatique : la concurrence est rude sur les plus grands écrans à fort contraste (nécessaire pour la Haute Définition)!

Les nouveaux écrans «haute définition» : + plats, + grands, et - chers… ? DMD procédé rétroprojection amélioration DLP: miroirs de 17µm de large ou 13,8 µm sormé à la surface d’une puce silicium. Le miroir repose sur un axe de torsion de quelques atomes s’incline en raison des forces électrostatiques générées par la mémoire sous le plateau de support.* Rétroprojecteur LCD Sony 42’’ =107 cm WXGA 1280x720 (3,28 Mégapixels) = 3K€ Projecteur Panasonic PT-AE700U -1000ANSI, 16:9- HD 1280x720 10 bits- HDMI = 2,4K€

Titan asbl : www. titan.be FR NL GB D                                                                                                                               Titan asbl Forum Contacts Glossaires Laboratoire Actualités Photothèques Titan, l’avenir par le numérique

Avec les collaborations de : Guy Maréchal gmarechal@brutele.be Christian Dumont chrisdumont@belgacom.net Jacques Jacobs jacobs.jacques@skynet.be