Illustration de la différence entre balayage progressif et entrelacement ; cette animation illustre bien le principe, mais l'effet obtenu est très différent

L'entrelacement (en l'anglais Interlaced), ou balayage entrelacé, est une technique destinée à réduire l'impression de scintillement sur un écran à faible fréquence de balayage (50–60 Hz).

Intérêt de l'entrelacement

balayage entrelacé et variation de contraste — normalement, l'image est composée de « carrés » (pixels), les bandes de contraste sont en fait beaucoup plus petites, on en compte environ 500 pour la télévision à basse définition

L'intérêt de cette méthode est d'éviter un effet de papillonnement de l'image. En effet, lorsque le faisceau électronique balaie l'écran (voir Tube cathodique), les photophores s'éclairent, puis l'intensité de la lumière décroît. Donc, au moment où le bas de l'image est formé (pleine luminosité), l'intensité du haut de l'image a légèrement baissé. Or, la fréquence de rafraîchissement de la télévision analogique est de 50 Hz (Pal et Secam) ou de 60 Hz (NTSC), en raison de la fréquence du courant domestique (50 Hz en Europe, 60 Hz aux États-Unis)^[1] ; à cette fréquence, on peut voir une variation de contraste malgré la persistance rétinienne.

Si maintenant on effectue un balayage entrelacé, alors on balaie l'écran une ligne sur deux, et la variation de contraste a lieu entre deux ligne voisines et non plus entre le haut et le bas de l'écran. Les lignes étant très petites et resserrées, cela ne se voit pas, et l'on a un meilleur confort visuel.

Chaque trame transmise correspond donc à la moitié des lignes d'une image : la première trame a les lignes impaires de la première image, le seconde trame a les lignes paires de la deuxième image… Pour une fréquence de 50 Hz, on a une demie-image par balayage soit 25 images par seconde ; pour une fréquence de 60 Hz, on a 30 images par seconde^[2].

Il faut faire ici la distinction entre le la diffusion d'un enregistrement sur pellicule (télécinéma) et la prise de vue vidéo :

• lorsque l'on transfert un film tourné sur pellicule — film de cinéma, téléfilm ou émission tourné sur pellicule (avant le développement de la vidéo, toutes les retransmissions télévisuelles en différé étaient tournées sur pellicule) — l'image est déjà fixée (sur la pellicule), figée, on la transmet donc en deux trames ;
• lorsque l'on filme en direct ou que l'on retransmet un enregistrement vidéo, on capte une trame toutes les 0,2 secondes, les deux trames successives transmises ne correspondent donc pas au même instant^[3], pas à la même image, on a donc 50 images par seconde (des images à demie résolution) et non pas 25 images complètes en deux fois.

On présente souvent l'entrelacement comme une manière de réduire le taux de transmission des données. Ceci est erroné : le taux de transmission dépend du nombre d'images par seconde multiplié par la résolution, et pas du caractère entrelacé ou progressif. La confusion provient peut-être du problème technologique qu'a résolu l'entrelacement : au cinéma, pour éviter le scintillement, on projette plusieurs fois la même image : trois fois à l'époque du cinéma muet à 16 images par secondes, 2 fois en 24 i/s (voir Projection cinématographique), ce qui donne une fréquence d'affichage de 48 Hz. Pour faire pareil avec la télévision, il aurait fallu pouvoir stocker une trame pour l'afficher deux fois, ce qui n'était pas possible avec la technologie de l'époque. L'entrelacement permis donc de ne pas avoir à stocker l'image mais d'afficher l'image au fur et à mesure de sa transmission.

C'est en fait la diminution de la résolution de l'image à chaque trame — celle-ci est divisée par deux — qui permet de réduire le taux de transmission.

Usage

Typiquement, une image est décomposée en deux trames consécutives, une trame paire et une trame impaire. Une trame est une image de demi résolution verticale composée de 287,5 lignes^[4]. Une trame contient une ligne sur deux de l'image.

Il n'y a pas de lien direct entre l'entrelacement et les normes PAL, SECAM, NTSC; en effet celles-ci concernent le codage de la couleur.

Fonctionnement

Les seize premières lignes ne sont pas vues par le téléspectateur car elles servent au signaux de service et aux paliers de suppression de trame. La vidéo « utile » commence en général à la ligne 17 de la trame impaire, la première affichée.

La trame impaire est affichée; elle se termine par une demi-ligne servant à faire revenir le faisceau en haut de l'image, cette demi-ligne se dit aussi retour trame. La trame paire est ensuite affichée, ou plutôt entrelacée avec la trame impaire. La trame impaire puis la trame paire entrelacée (ou décalée en position sur le tube cathodique de l'épaisseur d'une ligne) s'affichent les unes après les autres; c'est la persistance rétinienne qui fait l'effet de voir une image.

Signaux électriques

Signaux de balayage vertical et horizontal sur une trame

Signaux de balayage vertical et horizontal sur quelques lignes

Affichage successif des trames impaires et paires, avec retours de ligne invisibles

Signal vidéo : une ligne se compse d'une impulsion (vers le bas) de synchronisation, puis de l'intensité du spot balayant l'écran

Dans le cas d'un tube cathodique, on a un faisceau d'électrons qui balaie l'écran. La déviation du faisceau se fait par un champ magnétique créé par des bobines. On applique trois signaux électriques :

• un signal commandant le balayage horizontal, latéral (« en x »), sur les bobines situées au-dessus et en dessous du faisceau ;
• un signal commandant le balayage vertical (« en y »), sur les bobines situées à gauche et à droite du faisceau ;
• un signal commandant l'intensité du faisceau d'électrons et la synchronisation, le signal vidéo.

Considérons les systèmes à 625 lignes et 50 Hz. Une trame de 20 millisecondes (0,02 secondes, 1/50^e de seconde) correspond au balayage vertical et au retour du spot. On applique donc un signal triangulaire : le signal augmente durant 18,4 ms (balayage vers le bas, 92 % de la période), puis retourne à 0 en 1,6 ms (retour en haut, 8 % de la période). Une trame correspond à 312,5 lignes balayées (une trame commence ou se termine par une demie ligne) ; on a 287,5 lignes réellement affichées, le retour du spot équivaut à 25 lignes.

Durant ces 20 ms, le spot fait donc 312 allers-retour. Pour ce balayage horizontal, on applique donc un signal triangulaire de période 64 microsecondes (0,064 ms, 1/50/312 seconde) : le signal croît durant 57 µs (89 % de la période), puis revient à 0 en 7 µs (11 % de la période).

Le signal vidéo comprend donc :

• des impulsions de synchronisation pour marquer le début de l'image ;
• le signal vidéo de la première ligne, durant 57 µs, entre 0,3 et 1 volts (0,3 V pour un point noir, 1 V pour un point d'intensité maximale) ;
• une impulsion à 0 V durant 7 µs, qui assure que le spot est bien noir durant le retour et permet la synchronisation.

Comme le balayage vertical est continu, on voit qu'une ligne est en diagonale (le spot continue à descendre tandis qu'il progresse vers la droite), avec une lègère pente. Le spot progresse en zig-zag.

Paramètres

La fréquence d'affichage des images est de 25 par seconde (1/25 sec par image); celle des trames est donc double, 50 trames par seconde (1/50 sec par trame). En Amérique et au Japon, l'entrelacement est à une fréquence de 30 images/seconde. Il y a un lien entre ces fréquences et la fréquence du réseau électrique: en Europe, nous disposons du 50 Hertz, contrairement au 60 Hertz des pays pré-cités. Le réseau est utilisé à des fins de synchronisation.

Effets de l'entrelacement sur un écran d'ordinateur

Exemple de l'effet de peigne sur un travelling latéral. L'image du bas, progressive, n'a pas ce défaut

La fréquence de rafraîchissement d'un écran d'ordinateur moderne est supérieure à 50 Hz ; de ce fait, celui-ci travaille dans un mode différent des écrans à tube : une trame contient toutes les lignes et non pas une ligne sur deux, ce mode s'appelle « progressif ».

Si l'on applique le signal électrique entrelacé sans modification, alors chaque trame est considérée comme une image complète (le film est considéré à 50 images par secondes au lieu de 25) et non pas comme une demie image. En conséquence, un signal entrelacé n'apparaît pas net sur un écran d'ordinateur :

• dans le cas d'une source pellicule (cf. supra)
  • lorsque la trame paire succède à la trame impaire d'une image, cela ne pose pas de problème, mais
  • lorsque la trame impaire d'une image succède à la trame paire de l'image précédente, on se retrouve avec des lignes correspondant à deux images différentes à l'écran ;
• dans le cas d'une source vidéo, chaque trame est une image différente.

Lors de séquences rapides, des bandes (on parle de « peigne ») apparaissent. Ce phénomène est réduit lors des séquences lentes, car les trames paires (faisant partie de l'image suivante) sont très proches des trames impaires (faisant partie de l'image en cours). Pour avoir un rendu correct, il faut désentrelacer le flux.

Avec un téléviseur à 25 ou 30 Hz, le problème ne se pose pas puisque la ligne adjacente à la ligne en cours d'affichage est déjà quasiment effacée.

Notes

Voir aussi

Liens externes

Wikimedia Commons propose des documents multimédia libres sur Category:Interlacing.

• Balayage télévision, Université du Mans, avec une appliquette Java
• Télévision numérique (une page personnelle), avec une animation explicative

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