Il existe plusieurs types d'architecture de réseaux suivant la nature technique du vecteur de diffusion utilisé, qui peut être le satellite, l'émetteur hertzien terrestre, le câble. Généralement ces vecteurs se combinent entre eux pour assurer la liaison complète entre la chaîne de télévision qui émet ses programmes et les téléspectateurs répartis sur le territoire national. Le schéma qui suit détaille trois grands types d'architecture de réseaux pour recevoir la télévision.


Les trois types de réseaux de distribution :

• la distribution directe par satellite
• la distribution par les émetteurs hertziens terrestres
• la distribution par câble, ce dernier pouvant être la ligne téléphonique ADSL, mais aussi du câble coaxial à plus haut débit, ou encore de la fibre optique à très haut débit

Selon les cas les signaux tv qui partent de la chaîne arrivent chez le téléspectateur en deux, voire trois bonds successifs :

• le premier bond correspond à une liaison de transport qui envoie le signal tv de la chaîne vers le satellite (liaison 3 sur le schéma) et/ou vers un réseau de transport télécom à très haut débit constitué de fibre optique (réseau 2A sur le schéma). Le satellite géostationnaire (immobile dans le ciel vu d'un point fixe sur la terre) est situé très haut dans le ciel (40.000 kms) et permet ainsi de générer le deuxième bond qui est un faisceau hertzien large dirigé vers la terre. Le réseau de transport télécom fibre optique alimente quant à lui les centraux téléphoniques télécoms répartis sur le territoire national, lesquels vont générer ensuite un deuxième bond à destination des foyers raccordés localement par une liaison câble.
• le deuxième bond correspond soit à la rediffusion du signal tv par le satellite en direction de la terre (liaison 4 sur le schéma), soit à la transmission du signal tv sur les lignes téléphoniques d'abonnés raccordés aux centraux télécoms (abonnés par ADSL ou DSL fibre), ce qui correspond à la liaison 2B sur le schéma.
• un troisième bond existe lorsque la réception dans les foyers s'effectue par l'antenne « râteau » en captation d'un émetteur terrestre. Le territoire national est couvert de nombreux émetteurs terrestres ; chacun d'entre eux reçoit le signal tv en provenance du satellite (liaison 4) puis le rediffuse sur toute une zone locale en direction des foyers (liaison 5).

Sur le schéma n'est pas indiqué le cas spécifique de la réception tv par un réseau de télédistribution câblée. Dans ce cas on est dans un scénario mixte entre la télévision distribuée par les réseaux télécoms ADSL et la distribution par émetteur terrestre. En effet, les centraux appelés « têtes de réseaux câblés » reçoivent le signal tv généralement du satellite, comme pour un émetteur terrestre, puis la liaison finale vers les foyers câblés s'effectue par le déploiement d'un réseau urbain spécifique fibre ou câble coaxial (et non par la ligne téléphonique).

Pour transporter un signal tv dans les airs ou dans un câble il faut le placer sur des fréquences porteuses appelées aussi canaux (on ne peut transmettre un signal à longue distance que s'il est porté par une fréquence élevée). Les bandes de fréquences porteuses utilisées dépendent de la nature du vecteur de diffusion emprunté par le signal. En radio FM (diffusée par des émetteurs terrestres en modulation de fréquence) c'est d'ailleurs la même chose, les fréquences porteuses sont identifiables dans la bande des 100 Mhz, alors qu'en télévision on connaît surtout la bande UHF (bande des 400 Mhz) qui transporte les signaux tv diffusés par les émetteurs terrestres, que ce soit en mode analogique secam ou maintenant en mode numérique avec la TNT. En numérique le signal tv est représenté par un flux continu d'informations quantifiées sous la forme d'éléments binaires 0 et 1 ; il existe des techniques standardisées qui permettent de moduler ce signal numérique avec les fréquences porteuses, la norme la plus répandue étant celle développée par le groupement DVB (Digital Vidéo Broadcast). Des déclinaisons de la norme DVB existent suivant le vecteur de diffusion comme le DVB-S (Satellite) pour le satellite, le DVB-T (Terrestrial) pour la TNT, mais aussi selon les applications, c'est le cas du DVB-H (Handheld) destiné aux applications nécessitant une réception mobile techniquement plus contraignante. La diversité des supports, des bandes de fréquences, et des normes, font qu'à la réception il existe une grande diversité de démodulateurs que l'on ne peut évidemment pas utiliser indifféremment sans connaître les caractéristiques du réseau de diffusion auquel on est raccordé.


Avant d'être modulé sur des fréquences porteuses, le signal doit être codé. Ce code est le descriptif des traitements logiciels appliqués au signal avant qu'il ne soit modulé puis envoyé dans les réseaux ; en connaissant ce descriptif à l'avance, le décodeur situé à la réception aura les moyens de retrouver et de reconstituer le signal transmis au récepteur. En télévision, lorsqu'une caméra prend un sujet, celui-ci est converti en une image électronique qui point par point possède des caractéristiques de lumière, de couleur. Après transmission de l'image, le téléviseur doit être capable électroniquement de reconstituer l'image source, il sait le faire si le décodeur qui lui est connecté connaît à l'avance les règles avec lesquelles ces images ont été produites par la caméra puis codées.

En analogique, la trame secam parfaitement standardisée contient ainsi les règles précises régissant le balayage des lignes, les informations de lumière et de couleurs, appelées aussi la luminance et la chrominance. Le décodeur secam du téléviseur saura donc fournir au canon à électron du tube cathodique tous les éléments permettant la reconstitution de l'image à l'écran.

En numérique, l'image tv est en fait interprétée comme une matrice de points (pixels), chacun de ces points possédant selon le sujet pris par la caméra un paramétrage de couleur, de lumière. Ces paramètres sont numérisés sous forme de 0 et de 1 pour l'ensemble des points de la matrice et donc de l'image. Les techniques de codage et de compression sont des logiciels qui s'appliquent à l'ensemble des images numérisées qui défilent pour créer l'effet d'animation, elles traitent tous les paramètres binaires ainsi rassemblés pour former un flux numérique codé représentant l'image tv prête à être diffusée. Ces logiciels utilisent des algorithmes complexes qui optimisent la qualité et la quantité des 0 et des 1 à transmettre, en veillant d'une part à ne pas encombrer les réseaux avec des débits trop importants, et d'autre part à restituer une qualité des images à la réception aussi fidèle que possible à celle des images émises en amont du réseau. La norme de codage actuellement utilisée en télévision numérique est le Mpeg2 mais de plus en plus s'impose le Mpeg4 (meilleure compression) notamment pour la télévision haute définition.

Les boîtiers décodeurs que l'on place en bout de réseau et à l'arrière de l'écran de la télévision incluent généralement aussi les fonctions de démodulation mentionnées plus haut (directement liées au tuner). Ainsi pour les mêmes raisons évoquées plus haut, les divers décodeurs qui existent sur le marché ne peuvent évidemment pas être utilisés indifféremment sans connaître préalablement les caractéristiques du réseau de diffusion auquel on est raccordé ainsi que les conditions techniques de diffusion des chaînes que l'on veut recevoir. L'une des simplicités de l'analogique était qu'avec le temps et l'harmonisation générale du secam et du Pal en Europe, le décodage était une fonction intégrée à l'intérieur du téléviseur évitant l'empilement de boîtiers. Il n'y avait guère que le démodulateur satellite ou le boîtier de décryptage de chaînes payantes qui nécessitaient cet ajout extérieur.


On notera que le boîtier décodeur peut contenir un « système de contrôle d'accès » (petite fente pour mettre une carte à puce), on le rencontre lorsqu'il sert à décoder le signal tv de chaînes payantes qui comme chacun sait sont cryptées. Le système de contrôle d'accès n'est autre qu'un codage à clés superposé au codage Mpeg2 ou Mpeg4 du signal tv.

Nous avons vu précédemment qu'un signal tv était codé puis modulé avant d'être transmis dans un réseau de diffusion, il sera démodulé puis décodé à la réception par un décodeur. Ce décodeur peut être un boîtier extérieur comme ceux présentés plus haut, mais il peut être intégré directement au téléviseur. Comme on l'indiquait précédemment, tous les téléviseurs intègrent par exemple le décodage secam analogique, alors que l'intégration du décodage numérique est encore loin d'être aboutie, d'où les boîtiers extérieurs. C'est pourquoi à des fins de simplicité de connexion, la récente loi audiovisuelle a prévu l'intégration obligatoire des fonctions de décodage numérique DVB-T Mpeg2 dans tous les téléviseurs du commerce à partir du printemps 2008, de même pour les écrans HD, elle prévoit l'obligation d'intégration des fonctions de décodage numérique DVB-T Mpeg4 à partir du printemps 2009. Ces fonctions intégrées ne résoudront pas le cas des écrans connectés par l'ADSL ou par un réseau câblé ou par satellite pour lesquels la technique de modulation est différente, mais résoudront celui de tous ceux connectés à la TNT pour recevoir des chaînes en clair sans boîtier extérieur additionnel (adaptateur TNT intégré).
Incidemment on a pu remarquer qu'en numérique on évoque le codage en Mpeg2 et le codage en Mpeg4, ce dernier étant généralement associé à la diffusion de la télévision en haute définition.

En fait ces deux normes de codage et de compression numériques font partie de la même famille Mpeg qui est le groupement d'experts qui les ont mis au point. Le Mpeg (Moving pictures expert group) est un codage qui s'inspire du codage Jpeg (bien connu des informaticiens) utilisé pour le codage des images fixes auquel on a ajouté un codage qui prédit les redondances d'informations (couleurs, surfaces, objets en mouvements, etc.) contenues dans les images successives qui constituent l'animation (image animée = succession d'images fixes débitées au rythme de 25 images par seconde). Cette prédiction évite de prendre en compte dans les images des bits d'informations redondantes et donc inutiles à transmettre, c'est ce qui s'appelle de la compression d'information avant transmission. Le Mpeg4 est plus récent que le Mpeg2 et plus performant aussi ; son taux de compression est actuellement de l'ordre de 1,5 fois supérieur au Mpeg2. Cela veut dire qu'un codage Mpeg4 appliqué à un signal tv numérique nécessitera un débit 1,5 fois moindre pour le transmettre que s'il était codé en Mpeg2, ceci à qualité égale d'image à la réception. De même lorsque le signal tv est plus riche en informations, ce qui est typiquement le cas d'images en haute définition qui possèdent en gros 4 fois plus de pixels que les images en définition standard, on a intérêt à le coder en Mpeg4 de manière à limiter le débit de transmission dans les réseaux de diffusion qu'emprunteront ces images. Cette « chasse » à la réduction des débits de transmission est en fait guidée par la rareté de la ressource hertzienne dans les réseaux et de la bande passante disponible autour des fréquences porteuses du signal tv.

L'espace disponible entre deux canaux ou fréquences porteuses dans la bande UHF de télévision terrestre est de 24 Mhz, c'est la largeur de bande passante utilisée par un signal tv analogique secam. Sur le satellite qui utilise d'autres bandes de fréquences porteuses que l'UHF, cet espace est plus important, il est généralement de 36 Mhz. Lorsqu'on passe à la diffusion en numérique du signal tv en définition standard et de qualité équivalente au secam, il faudrait sans codage et compression délivrer continument dans le réseau de diffusion quelques 576X720X25 = 10 Millions de bits par seconde, 576 étant le nombre de lignes par image, 720 étant le nombres de pixels contenus dans chaque ligne de l'image, et 25 étant le rythme de défilement d'images (25 images/seconde). Ce calcul empirique suppose en plus que chaque pixel soit codé avec un seul bit, ce qui n'est évidemment pas le cas, car chaque pixel d'image contient des informations de lumière et de couleur qui nécessitent plus d'un bit pour être codées. On est donc dans des débits, sans codage, qui sont de l'ordre de 100Mbits/s pour des images tv de définition standard.
Ceci montre bien le challenge technique qui consiste à trouver des méthodes de codage « compressantes » capables de faire passer dans 24 Mhz de bande passante (correspondant à un débit maximal de 24 Millions de bits/s) des signaux tv qui, sans elles, nécessiteraient des débits de transmission de l'ordre de 100 Mbits/s pour une chaîne tv de définition standard et quelques 400 Mbits/s pour une chaîne tv en haute définition.
Eh bien on y arrive, puisqu'aujourd'hui, grâce au Mpeg2, on place dans 24 Mhz de bande passante quelques 6 chaînes de télévision numériques en définition standard, là où l'on ne pouvait qu'en placer une seule en analogique. Avec le Mpeg2, une chaîne tv de définition standard peut être codée à minima sur 3 Mbits/s et jusqu'à 6 Mbits/s maximum si l'on veut encore améliorer la qualité. La même chaîne codée en Mpeg4 ne prendrait aujourd'hui que 2 à 4 Mbits/s. Une chaîne en haute définition codée en Mpeg4 nécessitera en revanche 4 fois plus de débits soit de 8 à 16 Mbits/s selon les performances souhaitées. Ainsi dans la pratique on place généralement sur un canal satellite de 36 Mhz de bande passante 2 chaînes tv en haute définition codées en Mpeg4 à 12 jusqu'à 15 Mbits/s chacune, ce qui donne des images d'excellente qualité. Sur la TNT où l'espace est plus restreint, il est envisagé de mettre 3 chaînes en haute définition à 8 Mbits/s chacune et atteindre ainsi les 24 Mbits/s disponibles par canal. La qualité HD par la TNT pourrait donc être moins bonne que par le satellite. Sur l'ADSL dont la capacité en débit est surtout limitée par la distance entre l'abonné et le central télécom, la qualité HD va fortement dépendre de cette distance, au-delà de 1 km, mieux vaut éviter. En revanche le fait de coder en Mpeg4 au lieu du Mpeg2 des chaînes en définition standard permet de faire reculer la distance limite d'éligibilité à la télévision par ADSL qui pourrait passer de 2 à 3 kms.

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.

Oui car sinon je ne capte pas ou mal les 6 chaînes nationales françaises et/ou les chaînes gratuites de la TNT
Oui car je suis abonné ou souhaite m'abonner à un bouquet de chaînes françaises
Oui car je souhaite capter certaines chaînes de langue étrangère
Non