Formats et interfaces vidéo

Les formats vidéo actuels sont regroupés en deux catégories : les formats conçus pour les systèmes de diffusion vidéo/TV et ceux conçus pour les images d’ordinateur. Les exigences techniques diffèrent d’une catégorie à l’autre.

Les formats vidéo de télédiffusion TV doivent limiter la bande passante nécessaire pour la transmission du signal. En revanche, les formats informatiques sont beaucoup moins limités en bande passante, mais doivent transmettre une image qui puisse être regardée par un utilisateur assis très près de l’écran.

Nous présentons ci-dessous plusieurs formats vidéo actuels appartenenant à ces deux catégories.

Formats vidéo de diffusions/TV

La vidéo composite est une notion familière à la plupart d’entre nous. Il s’agit du signal analogique de télévision avant modulation sur une porteuse RF. C’est le standard de connexion de la plupart des équipements vidéo grand public (magnétoscopes, caméscopes, caméras de sécurité, lecteurs de DVD, etc.).

Comme son nom l’indique, la vidéo composite réunit en un seul signal la luminance (noir et blanc), la chrominance (couleur) et les impulsions de synchronisation. À l’origine, la vidéo composite a été conçue pour être compatible à la fois avec les signaux de TV couleur et de TV noir et blanc. Cette compatibilité descendante a garanti une transition progressive entre les deux formats, dans les années 50. Les TV en noir et blanc pouvaient ignorer la composante chromatique alors que les téléviseurs plus récents l’isolaient et l’affichaient avec les informations de luminance.

Bien que ce format ait permis de résoudre le problème de la compatibilité descendante, la vidéo composite ne transmet pas une image très nette, selon les standards actuels. Comme toutes les composantes de la vidéo sont transmises simultanément, les signaux peuvent interagir et générer des défauts dans l’image comme des trainées de points et des zones floues.

La vidéo Y/C (également appelée S-Vidéo) a été introduite dans les années 1980 pour résoudre certaines lacunes de la vidéo composite. Il s’agit d’un format vidéo moins codé. Les informations de couleur (C)  et de luminance (Y) sont transmises séparément pour générer une image plus nette sur le dispositif d’affichage.

La plupart des équipements vidéo avec connecteur S-Vidéo comportent aussi un connecteur pour vidéo composite. Quand vous branchez des équipements prenant en charge les deux interfaces, il est préférable d’utiliser le connecteur S-Vidéo. L’image sera plus nette.

La vidéo à composantes (YCbCr) divise davantage le signal que le standard S-Vidéo, ce qui réduit les risques d’interférences et améliore la qualité d’image. La vidéo à composantes divise les informations chromatiques en deux signaux de chrominance : B-Y (bleu moins luminance, également appelé Cb ou Pb) et R-Y (rouge moins luminance, également appelé Cr ou Pr). Si l’on ajoute le signal Y (luminance), ce standard génère un total de trois signaux. On le trouve sur les lecteurs de DVD et les téléviseurs dernière génération, car il permet de tirer pleinement parti des images de très haute qualité générées par les DVD.

Standards de diffusion des signaux vidéo

Outre ces formats vidéo, plus d’une douzaine de standards de diffusion ont également été utilisés par le passé, dans le monde entier. Aujourd’hui, la plupart des pays utilisent l’un des trois standards en vigueur. Toutefois, ces standards ne sont pas compatibles entre eux : lorsque vous connectez des équipements vidéo, ils doivent non  seulement prendre en charge le même format vidéo mais également le même standard de diffusion des signaux. Voici une brève synthèse de ces standards.

Les systèmes NTSC (National Television Systems Committee) sont principalement utilisés dans les pays d’Amérique  centrale et du Nord, dans la plupart des pays d’Amérique du Sud et au Japon. Du point de vue technique, le format NTSC correspond à 525 lignes par trame, avec une fréquence de rafraîchissement de 30 trames par seconde. Les 30 trames correspondent à 60 champs, dont la synchronisation est basée sur le système électrique à 60 Hz utilisé dans ces pays. Un champ représente une moitié (une ligne sur deux) de la trame entrelacée. D’autres pays utilisent un système électrique à 50 Hz, ce qui signifie que leur système TV repose sur une fréquence de rafraîchissement de 50 champs par seconde.

Le standard PAL (Phase Alternation Line), développé en Allemagne, est l’équivalent européen de la norme NTSC et compte 625 lignes par trame. La fréquence de rafraîchissement est de 25 trames par seconde (50 champs par seconde) car ce standard utilise le système électrique européen à 50 Hz. Le PAL offre un nombre de lignes supérieur à celui du NTSC, ce qui ajoute des détails à l’image, mais la fréquence de rafraîchissement de 50 champs/s (par rapport aux 60 champs/s du NTSC) augmente les risques de scintillement.

Le standard SECAM (Système Électronique Couleur Avec Mémoire) ressemble beaucoup au PAL : même nombre de lignes et même fréquence de rafraîchissement. Développé en France, il est également utilisé en Russie, dans certains pays d’Afrique et en Europe de l’Est. Malgré leurs ressemblances, le SECAM et le PAL ne sont pas compatibles, car dans le SECAM, la chrominance fait l’objet d’une modulation de fréquence.

Le standard HDTV (High-Definition Television), standard de diffusion TV numérique de très haute qualité, est le standard nouvelle génération qu’on attendait depuis longtemps, qui remplacera à terme les formats  analogiques comme NTSC et PAL. Il existe déjà des services HDTV dans plusieurs pays, notamment au Japon, au Canada et aux États-Unis depuis quelques années déjà, mais l’Europe est en train de rattraper son retard dans ce domaine.

Le HDTV génère des images beaucoup plus claires et plus nettes, car il offre 1 050, 1 125 ou 1 920 lignes de résolution horizontale, au lieu des 625 lignes du PAL, mais il exige l’utilisation de téléviseurs HD de nouvelle génération, qui restent encore relativement chers.

Formats de vidéo informatique

Comme nous l’avons vu, les signaux vidéo TV sont généralement combinés en un seul signal codé à faible bande passante, comme la vidéo composite. Les signaux pour ordinateur, en revanche, ne disposent pas des mêmes limitations de bande passante : les signaux de couleur rouge, vert et bleu sont séparés afin d’obtenir des images haute résolution adaptées à la consultation à très courte distance. Il existe de nombreux formats analogiques vidéo pour ordinateur, tous basés sur des signaux RVB séparés. Les différences tiennent au type de connecteur utilisé, au mode de transmission du signal de synchronisation, aux résolutions et aux fréquences de rafraîchissement prises en charge. Vous devez veiller à choisir pour chaque interface vidéo l’équipement d’affichage approprié, car les divers formats sont souvent incompatibles et exigent des convertisseurs actifs s’ils doivent être interconnectés. Certaines technologies d’affichage récentes, comme le DVI, offrent une connectivité vidéo numérique : la qualité vidéo est bien meilleure, mais vous devez utiliser des dispositifs d’affichage numériques.

Voici une synthèse des divers formats vidéo (anciens et nouveaux) pour ordinateur :

CGA et EGA

Le CGA (Colour Graphics Adaptor) était le format de la carte graphique couleur d’origine IBM® qui utilisait des signaux
numériques TTL à la fois pour la vidéo et pour la synchronisation. Sur connecteur DB9, ce standard pouvait offrir une résolution de 320 x 200 en 16 couleurs ou de 640 x 200 en 2 couleurs.

Le CGA était très limité et rencontrait des problèmes d’affichage, comme le scintillement et la neige. Il fut cependant utilisé pendant un certain temps après son introduction.

Introduite en 1984, la carte EGA (Enhanced Graphics Adaptor) ressemblait beaucoup à la carte CGA : même type de connecteur et mêmes signaux TTL. Toutefois, l’EGA pouvait offrir 64 couleurs, et était compatible en aval avec le CGA et la vidéo monochrome.

Formats VGA

La carte graphique VGA (Video Graphics Array) d’IBM, introduite en 1987, a représenté un véritable bond en avant par rapport à l’EGA. Avec un balayage horizontal à 31,5 kHz (au lieu de 24,1 kHz), la carte VGA prend en charge des résolutions maximales de 640 x 480 en 256 couleurs. Le signal vidéo est un signal RVB analogique avec deux signaux de synchronisation (horizontale et verticale) séparés, sur un connecteur HD15.

Les formats SVGA (Super Video Graphics Array), XGA (Extended Graphics Array) et suivants ont contribué à l’amélioration de la netteté des images et de la profondeur d’échantillonnage. Dans le même temps, les standards VESA (Video Electronics Standards Association) ont apporté structure et interopérabilité à un marché qui devenait un casse-tête regroupant des cartes graphiques SVGA concurrentes et souvent incompatibles. Le tableau ci-dessous indique la résolution maximale en fonction du format VGA :

VESA a également développé le standard DDC (Data Display Channel), puis le VGA Plug-and-Play en définissant une voie de communication physique entre la carte graphique et l’écran. La carte graphique peut ainsi sélectionner automatiquement les paramètres d’affichage appropriés à l’aide des  nformations de l’équipement d’affichage. Les cartes graphiques qui prennent en charge les standards SVGA et supérieurs peuvent généralement prendre en charge une large gamme de résolutions, permettant ainsi la compatibilité descendante avec des technologies d’affichage à plus faible résolution.

Connecteurs des systèmes Sun® et Mac®

Les ordinateurs Sun récents ont souvent une carte graphique VGA, pour être compatibles avec le matériel pour PC. Par contre, les plus anciens modèles Sun ont des connecteurs vidéo 13W3 pour le transport des signaux analogiques rouge, vert et bleu, avec un signal de synchronisation composite (à la différence du VGA, qui utilise des signaux de synchronisation séparés). Ces cartes graphiques permettent souvent d’obtenir de très hautes résolutions, la résolution 1 152 x 900 à 76 Hz étant la plus courante. De nombreuses résolutions sont prises en charge, celle utilisée étant déterminée par les bits d’ID qui signalent à l’interface les capacités d’affichage de l’écran.

D’autres types d’ordinateur utilisent aussi des connecteurs vidéo 13W3, notamment les Power PC IBM et les ordinateurs
Silicon Graphics®, mais le brochage de ces connecteurs et la façon dont les signaux de synchronisation sont transmis diffèrent suivant le fabricant.

Les ordinateurs Apple® Mac® II, Quadra® et Power Mac, très prisés des formateurs et des personnes chargées de présentations professionnelles, utilisaient tous un connecteur 15 points. Il est assez inhabituel, car, à la différence des connecteurs VGA et Sun 13W3, il peut transporter des signaux de synchronisation séparés ou combinés. En outre, certaines cartes graphiques Mac gèrent les formats RVBS, RVBHV et RVsB. Les cartes graphiques Apple affichent une grande variété de résolutions et de fréquences de rafraîchissement, en fonction de l’écran utilisé.

DVI

La technologie DVI est une technologie d’affichage assez récente créée par le groupe DDWG (Digital Display Working Group), la version DVI 1.0 ayant été lancée en avril 1999. Le DVI a été conçu pour gérer à la fois des interfaces analogiques et numériques sur un seul connecteur. Une liaison DVI monovoie (single-link) fonctionne jusqu’à 165 MHz, si bien que l’image peut être affichée avec une résolution de 1 920 x 1 080 à 60 Hz sur un écran plat numérique. Et avec une liaison bivoie (dual-link), on atteint pratiquement le double : 2 048 x 1 536.

L’interface DVI est deveneu la plus courante, non seulement comme interface graphique pour les ordinateurs haut de gamme, mais aussi dans de nombreux équipements électroniques grand public, comme les lecteurs de DVD et les décodeurs de TV par câble, pour optimiser l’affichage des nouvelles technologies (DVD et HDTV, notamment).

Il existe trois standards DVI et il est important de comprendre chacun d’eux quand vous choisissez vos cordons et votre équipement DVI :

DVI-D — cette interface exclusivement numérique offre une image de haute qualité et des débits rapides. Comme tous les signaux des PC sont numériques, l’existence d’un canal vidéo purement numérique signifie qu’aucune dégradation des signaux n’est introduite par la conversion numérique/analogique ou analogique/numérique. Ce type de connecteur est encore relativement inhabituel, en raison du manque de compatibilité en amont avec l’affichage analogique.

DVI-A — ce standard haute résolution exclusivement analogique comporte des améliorations par rapport aux formats VGA standard mais, en raison de la conversion numérique/analogique, il ne génère pas la qualité d’image de l’interface DVI numérique. Ce type de connecteur reste très rare sur les équipements.

DVI-I — ce connecteur mixte prend aussi bien en charge une connexion analogique/analogique que numérique/numérique ; c’est le connecteur DVI le plus fréquemment utilisé actuellement. Il peut être associé à des cartes pour permettre la connexion analogique sur un écran VGA ou DVI-I, ou la connexion numérique sur un écran DVI-D. Pour une qualité d’image optimale, utilisez un écran numérique DVI et une source vidéo num érique DVI.