Après l'arrivée de la télévision couleur à la fin des années 60, le numérique est sans doute le second virage technologique majeur que la télévision est en train de prendre depuis son introduction dans le grand public. A l'heure où le numérique entre dans le monde de la télévision, deux termes reviennent souvent, signaux analogiques et signaux numériques. En fait ils sont tous deux des représentations différentes de phénomènes physiques comme l'image ou le son. Les signaux contiennent les paramètres chiffrés de ces phénomènes physiques, les valeurs évoluant dans le temps. Les paramètres définissant par exemple une voix sont les amplitudes et les gammes de fréquences contenues dans cette voix alors que pour l'image les paramètres sont l'ensemble des intensités lumineuses et des couleurs que chaque point de l'image contient.

Tous ces paramètres sont mesurés à chaque instant et sont transformés sous forme de signaux électriques. Ces signaux sont analogiques lorsque la mesure des paramètres est faite sous forme de suite continue de valeurs (en code décimal par exemple), alors qu'ils sont numériques lorsque ces valeurs sont transformées en code binaire correspondant à des successions de 0 et de 1 (comme dans les ordinateurs). Si l'on préfère numériser les signaux c'est surtout parce que les microprocesseurs contenus dans les équipements dont on dispose maintenant, fonctionnent et calculent en mode binaire. Ainsi la représentation numérique d'une image n'est guère différente de celle d'un fichier informatique de données, ce sont toutes deux des suites codées de 0 et de 1.

On comprend mieux le terme numérique lorsqu'il est utilisé en informatique, ou dans les télécommunications, domaines qui depuis longtemps déjà numérisent et débitent sous forme de 0 et de 1 la voix, les textes et les données. Pour numériser l'image animée et maîtriser son transport dans les réseaux, il aura fallu attendre plus longtemps pour résoudre en particulier les problèmes de modulation et de codage appliqués à des signaux de plusieurs Mégabits/s alors que les sons et les textes représentent des débits de quelques dizaine de Kbits/s.

La technologie numérique est d'abord entrée dans le monde de la télévision par le biais des équipements professionnels qui servent à la production des images et des sons. Les caméras de télévision, les équipements d'enregistrement, ainsi que beaucoup d'équipements de production des chaînes de télévision et des sociétés de production, ont délaissé la pellicule et la bande magnétique au profit du numérique.

Par ailleurs les chaînes utilisent depuis longtemps l'informatique pour améliorer la qualité et la gestion de leur production et de leur programmation. Ainsi on cherche à numériser les images et les sons le plus en amont possible de la production sous forme de fichiers de données numériques que l'on peut mémoriser et traiter ensuite comme des fichiers informatiques. Il est aisé de comprendre ainsi la facilité avec laquelle il devient possible avec des outils informatiques classiques, de modifier, mixer, rectifier, enregistrer, cataloguer, tout ou partie des images et des sons produits.

Par la suite, de nombreux équipements audio et vidéo destinés au public sont aussi devenus numériques avec l'arrivée des CD, DVD et autres supports qui traitent les images et les sons, comme les caméscopes numériques, les appareils photos numériques, les lecteurs enregistreurs numériques de musique, les consoles de jeux et même les portables téléphoniques, etc...

Un appareil numérique n'est autre qu'un équipement qui contient des composants électroniques numériques, microprocesseurs, mémoires et autres, ainsi que des logiciels qui permettent de réaliser des fonctions préprogrammées.

Aussi dans la chaîne audiovisuelle tout n'est pas numérique. En effet nos sens et en particulier la vision et l'audition sont chez nous des phénomènes physiologiques qui ne sont pas de nature numérique. Pour entendre un son notre oreille ne réagit qu'aux vibrations de l'air provoquées par exemple par une membrane acoustique vibrant dans un haut-parleur. Il en est de même pour notre oeil qui est stimulé par l'énergie de la lumière et des couleurs, résultantes de phénomènes électriques et chimiques sur l'écran de télévision.

C'est la raison pour laquelle certains des éléments constituant la chaîne de production, de transmission, et de réception des images et des sons, ne pourront jamais être totalement numériques. La lentille de verre de camera, ou l'écran de visualisation, tube cathodique, écran LCD ou à plasma, ne peuvent être qualifiables d'équipements numériques ; c'est parce qu'ils sont généralement intégrés à d'autres équipements ou systèmes qui eux le sont, qu'un abus de langage peut se faire. Les exemples d'appareils numériques cités plus haut illustrent plutôt des équipements capables de fonctionner en mode autonome. Les difficultés commencent lorsqu'on pénètre dans le monde des équipements numériques fonctionnant en réseaux, ce qui est typiquement le cas de ceux du monde de la télévision.

On ne peut parler de télévision numérique que si dans le(s) réseau(x) qui transporte(nt) ou diffuse(nt) les programmes, les signaux électriques représentants les images et les sons sont eux-mêmes numériques et peuvent être ainsi soumis à des traitements et des algorithmes numériques comparables à ceux utilisés dans les réseaux informatiques. Les enjeux de la numérisation des réseaux sont essentiels pour trois raisons :

• les réseaux utilisés en télévision sont divers (émetteurs hertziens, câble) ce qui implique une difficulté d'harmonisation technique, économique et juridique,
• la numérisation des réseaux implique des modifications et des mises à jour au niveau de la réception, voire la rénovation du parc d'équipements installés dans les foyers,
• le contexte économique de libéralisation et de déréglementation (fin des monopoles) dans les télécommunications et la télédiffusion peut être une chance d'ouverture de nouveaux marchés, mais aussi un risque de déstabilisation des marchés existants.

Les avantages techniques du numérique dans les réseaux de transport et de diffusion de la télévision sont toutefois incontestables, en voici quelques uns :

• la numérisation des signaux permet d'augmenter la capacité de transport des réseaux de télévision, on peut dans un même espace transporter plus de chaînes ou donner plus d'espace à chacune des chaînes transportées,
• la numérisation des signaux de télévision dans les réseaux de transport facilite la compatibilité et l'interconnexion des services numériques proposés aux usagers,
• la numérisation des signaux de télévision dans les réseaux de transport permet d'améliorer la qualité de restitution des images et des sons au niveau de la réception,
• la numérisation facilite le développement d'applications interactives de la télévision.

Il existe plusieurs catégories de réseaux permettant le transport et la diffusion de la télévision :

• les réseaux hertziens satellites ou terrestres,
• les réseaux filaires ou câbles.

Chronologiquement les premiers réseaux de transport numériques ont été les réseaux de diffusion par satellite apparus au milieu des années 90, le marché des satellites de diffusion s'étant rapidement partagé en France mais aussi en Europe entre les opérateurs SES ASTRA et EUTELSAT. La numérisation du transport par satellite a alors été l'occasion pour la plupart des opérateurs de télévision, de développer de nouvelles chaînes et de nouvelles offres commerciales de programmes, jouant ainsi très clairement sur l'un des avantages du numérique permettant de transporter plus de chaînes dans un même espace de transport. Ce phénomène s'est principalement traduit par un développement d'offres groupées payantes (bouquets satellites), comme celles de Canalsatellite et TPS en France.

Ce n'est que très récemment que les autres catégories de réseaux de transport et de diffusion ont mis en place la numérisation. Certains réseaux câblés de télédistribution urbaine et communale s'y sont mis au début des années 2000, surtout les réseaux de grandes villes comme Paris avec l'offre numérique multiservices de NOOS, mais aussi celle de Lyon de Numericâble.

Fin mars 2005, les émetteurs terrestres ont également démarré leurs premières diffusions numériques TNT à partir de 17 gros émetteurs couvrant environ 35% de la population française métropolitaine concentrée autour de Lille, Paris, Lyon, Marseille, Toulouse, Bordeaux, Niort, Nantes, Rennes. Une deuxième extension à 60 % de la population est prévue pour 2006.

Si l'ensemble des réseaux traditionnels de transport et de diffusion de la télévision se met progressivement au numérique, il est important d'observer depuis 2004 l'offensive parallèle des réseaux classiquement utilisés pour le téléphone fixe dans le monde de la télévision. Avec le développement du haut débit sur les réseaux de télécommunications, les technologies ADSL permettent d'ores et déjà de transporter des images et des sons de télévision sur les réseaux filaires qui aboutissent à la prise téléphonique des foyers. France Télécom, Free, Neuf Télécom, Cegetel, et d'autres, proposent déjà des combinaisons d'offres groupées (télévision, internet, téléphone) à leurs abonnés. Comme on l'a vu précédemment la numérisation dans les réseaux permet d'augmenter leurs capacités de transport de signaux. Ainsi on peut dans un espace donné du réseau, soit multiplier le nombre de signaux transportés, soit transporter pour chaque signal plus d'informations de manière à enrichir ce signal et à améliorer sa qualité de restitution au niveau de la réception. La télévision haute définition est une application de cette deuxième manière d'exploiter les richesses du numérique dans les réseaux.

Tout comme en photographie où l'image est définie par sa résolution et le nombre de pixels qu'elle contient, l'image de télévision peut être transmise et diffusée avec plus ou moins de résolution et de finesse. Aujourd'hui pour fabriquer une image de télévision, les caméras traditionnelles créent un signal vidéo en balayant électroniquement l'image sur 625 lignes horizontales (576 hors synchronisation). Lorsque celle-ci est restituée sur l'écran du téléspectateur, le balayage électronique de l'écran se fait également sur 625 lignes horizontales par image.

Si l'on se rapproche de son écran, où si on observe l'écran à la loupe, ces lignes se voient parfaitement. De la même façon, plus l'écran est de grande taille, plus ces lignes vont se voir même si on n'est pas forcément tout près pour regarder les images. Pour résoudre cette limitation qui apparaît dès lors que l'on possède un grand écran de télévision, la télévision haute définition consiste à augmenter à l'émission et à la réception la vitesse de balayage des images d'un facteur 2 à 3 suivant les normes actuellement proposées par l'industrie. Augmenter cette vitesse revient à augmenter le débit de transmission dans le réseau de transport.
Là encore pour que la télévision haute définition puisse exister, il faut que l'émission se fasse en haute définition, que tous les paramètres de haute définition soient fidèlement transmis sur les réseaux de transport et de diffusion, et qu'enfin le téléspectateur dispose d'un récepteur amélioré capable de restituer des balayages plus rapides sur l'écran. C'est donc toute la chaîne de diffusion des images et des sons qui est impliquée pour permettre de réaliser de la télévision haute définition. L'image haute définition étant plus riche que l'image actuellement diffusée en 625 lignes, il faut plus de capacité réseau pour la transporter et c'est là que le numérique joue son rôle.

Aujourd'hui la télévision haute définition n'en est qu'au stade de projets en France. Les premières diffusions devraient toutefois venir du satellite sous l'impulsion d'opérateurs privés. Les Etats-Unis diffusent depuis la fin des années 90 des programmes en haute définition numérique sur l'ensemble des réseaux hertziens terrestres, satellites et câble, ces deux derniers vecteurs couvrant aux Etats-Unis 80% des raccordements à la télévision. Au Japon, c'est la réception par satellite qui a été privilégiée en premier. Dans ces deux pays les Pouvoirs Publics ont été largement moteurs dans l'introduction des technologies numériques et haute définition, soit par une réglementation prévoyant des obligations de diffusion (Etats-Unis), soit en finançant de vastes programmes de recherche et d'expérimentations publiques (NHK au Japon). Avec le développement rapide du téléphone mobile en France, les acteurs des télécommunications et de l'audiovisuel s'activent pour étudier des procédés qui permettront de recevoir la télévision sur ces terminaux. Il existe déjà des services vidéo sur les mobiles, notamment avec l'arrivée des 3G, mais ces services restent limités, consultés à la demande sur des plages raccourcies, et surtout très chers par rapport aux tarifs classiques de la téléphonie mobile.

On comprend bien que si on établit une communication pour regarder une émission de télévision sur son mobile, la fréquence utilisée pour réaliser la liaison risque d'être occupée longtemps, et que cela entame considérablement les capacités hertziennes du réseau de transport. C'est d'autant plus vrai que le débit nécessaire pour diffuser une image animée est beaucoup plus important que celui nécessaire pour transporter de la voie, du texte ou même des images fixes.

Or les fréquences hertziennes représentent des ressources de transport aérien très rares qu'il ne faut pas gaspiller. Une fréquence est rare parce qu'elle est unique dans le spectre radioélectrique et que si elle est temporairement réquisitionnée pour véhiculer un service dans une zone géographique, elle ne pourra être utilisée en même temps par un autre service dans la même zone, au risque de voir les services se brouiller entre eux.

La principale difficulté de mise au point de la télévision sur les mobiles provient de la conception différente des réseaux hertziens (c'est obligatoire pour assurer la transmission vers des mobiles) destinés à faire de la télévision et des réseaux hertziens destinés au téléphone mobile.

Les réseaux hertziens conçus pour la télévision ont une structure adaptée pour réaliser prioritairement de la diffusion de masse, c'est-à-dire envoyer un flux permanent de programmes limités et prédéfinis à un grand nombre de personnes différentes situées dans une même zone géographique. En revanche les réseaux hertziens du téléphone mobile sont plutôt adaptés pour établir en priorité de la communication point à point entre deux personnes, quelque soit l'endroit géographique où elles se trouvent.

Par ailleurs pour atteindre dans de bonnes conditions un terminal mobile et donc en mouvement et qui plus est de petite taille (énergie faible, antenne près du sol), il faut que les réseaux de transmission présentent une " robustesse " plus forte, car ces transmissions sont plus vulnérables aux perturbations et aux parasitages. Cette vulnérabilité s'accroît aussi avec la nature des signaux transmis, elle est d'autant plus forte que les signaux sont à haut débit, ce qui est typiquement le cas de l'image animée de télévision.

Des recherches et des expérimentations techniques sont en cours pour essayer de trouver des solutions permettant d'une part de faire cohabiter des services de diffusion de type télévision et des services interactifs point à point de type téléphone ou internet mobile, et d'autre part de résoudre les problèmes de " robustesse " évoqués plus haut. Certains acteurs s'interrogent aussi sur la réelle opportunité des usages de la télévision sur le téléphone mobile. Le Japon et la Corée, leaders dans le domaine, semblent toutefois convaincus et passent déjà aux phases de commercialisation de services de télévision sur les mobiles.

Thierry Saniez est Délégué Général de l’Association de Consommateurs CLCV (Consommation-Logement-Cadre de Vie). Il nous fait part de ses inquiétudes relatives aux moyens actuellement mis en place par les Pouvoirs Publics pour assurer la migration des foyers tv analogique vers la tv tout numérique. Rappelons que cette migration nous est imposée par la loi, elle est la conséquence de l’arrêt de la diffusion de la tv hertzienne terrestre analogique, programmé, région par région, de fin 2009 à novembre 2011. Lire l'interview.

87% de la population française métropolitaine est désormais couverte par la télévision numérique hertzienne terrestre, la TNT, une couverture assurée par un réseau d’émetteurs installés sur 250 sites répartis sur le territoire national. Ce réseau d’émetteurs numériques va progressivement remplacer le réseau hertzien secam analogique qui diffuse actuellement les 7 chaînes hertziennes historiques. L’extinction définitive de l’analogique s’effectuera zone par zone, de fin 2009 à novembre 2011.
Lire le dossier.

Lisez aussi le dossier sur le fonctionnement des réseaux de diffusion de la télévision numérique, sur la modulation, le codage et la compression.
Lire le dossier.

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