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1 Jean-philippe muller La t l vision num rique terrestrePhysique appliqu eLa t l vision num rique terrestrejean-philippe muller La t l vision num rique terrestreSommaire30-Constellation des tats (bonne r ception)31-Constellation des tats (mauvaise r ception) 32-Mesure de la qualit de modulation33-Vision globale du signal OFDM mis34-Probl me des trajets multiples35-Les irr gularit s de niveau re u36-Les interf rences inter-symboles37-Exemple de relev d chos38-Structure d un adaptateur TNT39-Int rieur d un adaptateur TNT40-Int rieur d un adaptateur TNT-USB41-Les mesures sur le signal TNT42-Mesure de la qualit de r ception43-Crit res de qualit en r ception TNT1-La t l vision num rique terrestre dans le monde2-Recevoir la t l vision num rique3-Pourquoi la TNT ?4-Les canaux de la TNT5-Exemples de r cepteurs 6-Installation de r ception7-Les antennes8-Branchement d un adaptateur9-Les testeurs10-L occupation du canal11-Structure de l metteur TNT12-Les paquets de donn es13-Composition du multiplex14-La cam ra de t l vision15-Les signaux de luminance et de chrominance16-Le signal vid o num rique17-N cessit de la compression de d bit18-R duction du d bit par codage MPEG219-Les d bits num riques en TNT20-Exemple de mesures sur un signal TNT21-Protection des donn es22-La modulation OFDM23-Spectre du signal modul OFDM24-Spectre OFDM th orique25-Spectre OFDM r el26-Rapidit de modulation27-Modulation 64-QAM d une porteuse28-Allure temporelle d une porteuse modul e29-Exemple de symbole transmisjean-philippe muller La t l vision num rique terrestre1-La t l

2 Vision num rique terrestre dans le mondeLe DVB-T* ou TNT est une norme de t l vision num rique utilis e dans de nombreux pays. Elle est appel e terrestre parce que ses metteurs sont install s au notables : USA/Canada (norme ATSC), Japon (ISDB-T) et Chine (DMB-T)* DVB = Digital Video Broadcasting= diffusion vid o num rique jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre2-Recevoir la t l vision num riquePrise t l phonePrise c bleDVB-SDVB-T = TNTDVB-CADSL adaptateur TV num riqueHistoriquement, la t l vision num rique a d abord t diffus e par le satellite (norme DVB-S) et le c ble (norme DVB-C) avant de l tre par voie hertzienne terrestre (norme DVB-T). Elle est aussi disponible en France par la ligne t l phonique (ADSL).jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre3-Pourquoi la t l vision num rique terrestre ?

3 La t l vision num rique offre de multiples avantages : un plus grand nombre de cha nes : jusqu 18 cha nes gratuites au lieu de 6 et donc un choix de programmes plus large des cha nes en haute d finition (HD) un guide des programmes int gr pour conna tre le programme en cours et le suivant une meilleure qualit d image et de son : image DVD, son num rique st r o ou home cin ma Le passage la t l tout num rique s est d roul r gion par r gion, entre d but 2009 et fin muller La t l vision num rique terrestre4-Les canaux de la TNTLes missions de la TNT se font pour l essentiel dans la bande UHFqui va de 470 860 bande a t divis e en canaux de largeur 8 MHz pour la TV analogique, num rot s de 21 69. La TNT a repris les m mes de calcul de la fr quence : FMHz= 306 + 8 x num ro du canal Exemple :le canal 21correspond une fr quence F = 306 + 21 x 8 = 474 MHz soit =63cmNB :il convient d'ajouter parfois un d calage (shift) de + 166 kHz destin viter les perturbations dans le canal voisin analogique canal 21 TNT = 474,166 MHz metteur TNT du Belv d re -Mulhousejean-philippe muller La t l vision num rique terrestre5-Exemples de r cepteursAdaptateur de salonTuner cl USB Adaptateur P ritel R cepteur completjean-philippe muller La t l vision num rique terrestre6-Installation de r ception horizontalepresque partout en France et en Allemagne verticaleen SuisseL antenne doit tre mont e en respectant la polarisation:La TNT se re oit avec.

4 Une antenne r teau une antenne d'int rieurIl faut aussi : un adaptateur TNT ou un t l viseur quip d un d codeur TNTjean-philippe muller La t l vision num rique terrestre7-Les antennesAntenne active int rieur / ext rieur gammes de fr quence : 170 -240 et 460 -860 MHz gain 20 dB Antenne passive int rieur / ext rieur gamme de fr quence : 460 -860 MHz gain 2 dB Antenne passive Yagi imp dance 75 canaux : 21 69 (470-862 MHz) triple Boom r flecteur di dre gain : 17,5 dB Remarque :le choix de l antenne se fait en fonction de l intensit du signal au lieu de r ception (niveau minimal en sortie d antenne pour une bonne r ception : 50 V)jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre8-Branchement d un adaptateurLe plus souvent, l adaptateur TNT est reli l antenne UHF et au t l viseur par un cordon P ritel(ou HDMI si le t l viseur en est quip ).

5 Jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre9-Les testeursEn r ception TV, les tests et mesures se font l aide d un mesureur de champqui, gr ce ses nombreuses fonctions, est devenu un outil indispensable : voltm tre : pour mesurer le niveau re u par l antenne, le rapport analyseur de spectre : pour visualiser la bande UHF, le signal re u, les signaux d modulateur :pour visualiser l image TV, mesurer et afficher ses caract ristiques (taux d erreur, qualit de la modulation, constellation des tats, chos ..)jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre10-L occupation du canalSpectre de la bande UHF montrant un canal TNT c t d un canalTV analogique :8 MHz8 MHzcouleursonluminanceson NICAM image et sonnum riques1 cha ne analogique6 cha nes num riques =1 multiplexCanal 44 analogique PALC anal 43 num riqueL occupation du canal est bien meilleure, puisque avec une m me largeur (8 MHz) on transmet 6 cha nes en qualit normale (ou 3 cha nes en haute d finition).

6 Jean-philippe muller La t l vision num rique pause ..jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre11-Structure de l metteur TNTLa structure d un metteur TNT est la suivante (pour 1 canal et un multiplex de 6 cha nes):SPTS: Single Program Transport StreamLe signal vid o+son+donn es est chantillonn et compress en MPEG2, m lang 5 autres signaux, prot g contre les erreurs de transmissions, puis module la et compressionMPEG2cha ne 1TS: Transport Stream ou Multiplexcodagede canalmodulationOFDM multiplexagecodage et compressionsourcesporteuse f0du canalcodage et compressionMPEG2cha ne 6jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre12-Les paquets de donn esLe flux TS est organis en paquets de 188 octets pr c d s d un en-t te qui pr cise : le num ro de la source (Paquet Identifier PID) le type de donn e (audio, vid o, sous-titre, donn es de service )C est gr ce aux en-t tes que le r cepteur pourra s parer les donn es correspondant aux diff rentes cha nes du multiplex.

7 En-t temultiplexage et d coupage en es utiles188 octetsen-t tedonn es utiles188 octetscha ne 1 / SPTS1cha ne 6 / SPTS6jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre13-Composition des multiplexEn 2010 on dispose en France de 6 multiplex :canal* fr quence*53730 MHz27522 MHz54738 MHz37602 MHz24498 MHz21474 MHz* pour le Haut-RhinMise en service en Alsace : le 02/02/2010 pour R1, R2, R3, R4, et R6 (extinction de la t l vision analogique) le 28/092010 pour R5jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre14-La cam ra de t l visionLa cam ra:Cam ra tri-CCD a un fonctionnement voisin de celui de l il comporte 3 capteurs CCD sensibles aux 3 couleurs a un diaphragme qui vite la saturation des CCD fournit 3 signaux de luminance R,V et B analyse l image ligne par lignejean-philippe muller La t l vision num rique terrestre15-Les signaux luminance et chrominancePour des raisons historiques (compatibilit avec les r cepteurs N&B), on pr f re travailler avec 3 signaux calcul s partir des pr c dents: la luminance: Y(t) = 0, (t) + 0, (t) + 0, (t) la chrominance rouge: Cr(t) = 0, (t) 0, (t) 0, (t) la chrominance bleue.

8 Cb(t) = -0,169 R(t) 0, (t) + 0, (t)Ce sont ces signaux qui seront digitalis s dans une cam ra num muller La t l vision num rique terrestre16-Le signal vid o num riqueLe format de base pour l image num rique est le 4:2:2, caract ris par : 25 images/s de 625 lignes, dont 576 affich es signal de luminance Y(t) chantillonn 13,5 MHz (Fmax= 6,5 MHz) signaux de chrominance Cr(t) et Cb(t) chantillonn s 6,75 MHz (Fmax= 3,25 MHz) chantillons cod s sur 10 bitsR,V,Bcam ra couleurLa num risation du signal vid o produit un d bit D tr s important :transcodageYCRCBnum risationYcomposantes vid o num ris esCRCBD=270 Mbits/sD = 13, + 2x 6, = 270 Mbits/s ! jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre17-N cessit de la compression de d bitUn canal TNT a un d bit num rique limit 40 Mbits/s :8 MHzimage et sonnum riquesd bit Doffert :40 Mbits/s6 cha nes num riques =1 multiplexCanal 43 num riqueConclusion :il est impossible de transmettre un signal vid o num ris en 4:2:2 dans un canal de 8 MHz de large !

9 Jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre18-La r duction de d bit par codage MPEG2La r duction de d bit est possible car deux images vid o successives sont souvent tr s voisines : si les images sont proches, le MPEG2 ne code que ce qui a chang d une image l autre si les images sont tr s diff rentes, le MPEG2 code l image compl tesignal vid o MPEG2R,V,Bcam ra couleurtranscodageYCRCBnum risationYcompressionMPEG2 CRCBD=4 Mbits/sD=270 Mbits/sLa r duction de d bit est tr s impressionnante car le MPEG2 fait passer le d bit de 270 Mbits/s 4 Mbits/s avec une perte de qualit quasi muller La t l vision num rique terrestre19-Les d bits num riques en TNTLes missions TNT existent en diff rentes qualit s d image et de son :MPEG4 AACMPEG4 AACMP3 100 kbits/sDolby AC3 192 kbits/sDolby 384 kbit/saudioMPEG4 AVC 8 Mbits/sMPEG4 AVC 1 Mbits/sMPEG2 4 Mbits/svid oHD (1440x1080 pixels)SD (720 x 576 pixels)SD (720 x 576 pixels)d finitioncha nes payantescha nes payantescha nes gratuitesOn retiendra donc les ordres de grandeur suivants pour une cha ne :signal vid o avec sonD finition normale SD4 Mbits/s environHaute d finition HD8 Mbits/s environjean-philippe muller La t l vision num rique terrestre20-Exemple de mesure sur un signal re ufr quence (noter le d calage de +166 kHz)canald bit instantan Question :si le canal permet 40 Mbits/s, pourquoi un multiplex n offre-t-il pas 10 cha nes ?

10 Jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre un codage Reed-Solomon qui ajoute chaque paquet 16 bits de correction d erreurs le d bit passe : 24x204/188 = 26 Mbits/sTS: d bit 6x4=24 Mbits/scodagede canalmodulationOFDM codage et compressionMPEG2codage et compressionMPEG2 un codage convolutif qui n cessite 3 bits pour en transmettre 2 (FEC23) le d bit passe 26x3/2 39 Mbits/sR ponse :parce que les donn es doivent tre prot g es contre les erreurs de transmissions !21-Protection des donn esSPTS: d bit 4 Mbits/scha ne 1cha ne 6 TSprot g : d bit 39 Mbits/sporteuse f0du canalmultiplexageLa protection des donn es met en uvre 2 techniques complexes de codage de canal:jean-philippe muller La t l vision num rique pause ..jean-philippe muller La t l vision num rique terrestre22-La modulation OFDM*Pour la TNT, les autorit s ont choisi une modulation 6817 porteuses espac es de 1116 Hz: le flux de donn es 39 Mbits/s est transform en 6048 flux de d bit 39M/6048 = 6,448 kbits/s ces flux sont filtr s par des passe-bas puis modulent 6048 porteuses l g rement d cal es 769 porteuses sont modul es par des signaux de synchronisation/service* Orthogonal Frequency Division multiplex+filtrage + modulationporteuse f1s rie / parall le6048 + 769 porteuses modul esporteuse f6048filtrage + modulationd bit 6448 bits/s TSprot g.