Aujourd’hui, regarder une image provenant de l’autre côté de la planète semble parfaitement banal.
Pourtant, transmettre une voix était déjà un exploit lorsque quelques inventeurs commencèrent à rêver de quelque chose d’encore plus extraordinaire : transmettre une image qui bouge.
Il faudra inventer le balayage, transformer la lumière en signal électrique, transporter ce signal par radio puis reconstruire l’image à distance.
Du disque mécanique de Nipkow à la DATV des radioamateurs via QO-100, voici plus d’un siècle d’une histoire où télévision et radio n’ont jamais vraiment cessé de se croiser.
1884 : Nipkow découpe l’image
Notre histoire commence bien avant les premiers téléviseurs.
En 1884, l’Allemand Paul Nipkow dépose le brevet d’un curieux dispositif : un disque percé de trous disposés en spirale.
En tournant devant une image, chaque trou en explore une petite partie.
L’image peut ainsi être analysée : ligne après ligne.
Le principe fondamental de la télévision est déjà là : pour transmettre une image, commençons par la découper !
Le système est mécanique, rudimentaire et encore bien loin du téléviseur familial.
Mais le balayage vient de naître.
1925-1926 : Baird fait bouger les images
Quarante ans passent.
L’Écossais John Logie Baird reprend le principe du disque de Nipkow et tente réellement de transmettre des images.
Les cellules photoélectriques de l’époque sont peu sensibles. Baird doit éclairer violemment son sujet.
Il utilise notamment une tête de ventriloque devenue célèbre : Stooky Bill.
En 1925, Baird obtient des images reconnaissables.
Puis, le 26 janvier 1926, il présente à Londres une démonstration publique de télévision devant des membres de la Royal Institution.
L’image ne comporte qu’environ : 30 lignes.
Aujourd’hui, elle nous semblerait terriblement grossière.
Mais le plus important est ailleurs : elle bouge !
Pour la première fois, les observateurs peuvent véritablement imaginer un avenir où l’on regarderait à distance des scènes en mouvement.
1927 : Farnsworth supprime le disque
Le disque mécanique possède cependant de sérieuses limites.
Plus nous voulons de lignes, plus il devient compliqué de faire tourner rapidement et précisément toute cette mécanique.
La solution viendra de l’électronique.
Le 7 septembre 1927, le jeune Américain Philo Farnsworth réalise une transmission entièrement électronique.
La première image n’est guère spectaculaire : une simple ligne.
Mais cette ligne représente une révolution.
Plus besoin de disque tournant pour analyser l’image.
Un faisceau électronique peut désormais effectuer le balayage.
La télévision vient d’entrer dans l’ère électronique.
Alors, qui a inventé la télévision ?
Comme souvent dans notre série historique, la réponse est moins simple qu’on pourrait le croire.
Paul Nipkow imagine le principe du balayage mécanique.
John Logie Baird démontre une télévision mécanique réellement fonctionnelle.
Philo Farnsworth réalise une télévision entièrement électronique.
Vladimir Zworykin, qui travaille notamment pour RCA, développe de son côté des tubes de prise de vue comme l’iconoscope et contribue fortement à l’industrialisation de la télévision électronique.
Farnsworth et RCA s’affronteront d’ailleurs autour de leurs brevets.
Il n’existe donc pas vraiment un unique : « inventeur de la télévision ».
La télévision est plutôt le résultat d’une succession d’inventions.
De Nipkow à Farnsworth : en quarante ans, l’image mécanique devient télévision électronique.
1935 : la télévision française sort du laboratoire
La France participe activement à cette aventure.
Un nom doit particulièrement être retenu : René Barthélemy.
Ses travaux contribuent fortement au développement de la télévision française.
Le 26 avril 1935, Radio-PTT Vision marque le début officiel d’émissions régulières françaises.
Les images restent encore très loin de celles que nous connaissons aujourd’hui.
La définition augmente progressivement : 30 lignes, 60 lignes, 180 lignes…
Et chaque fois apparaît un problème que les radioamateurs connaissent bien : davantage d’informations nécessite davantage de bande passante.
Une image détaillée coûte cher en spectre radio !
1936 : mécanique contre électronique
En Grande-Bretagne, la BBC inaugure en novembre 1936 un service régulier depuis Alexandra Palace.
Deux systèmes sont initialement utilisés en alternance : celui de Baird, encore en partie mécanique, et celui de Marconi-EMI, entièrement électronique.
La comparaison ne durera pas longtemps.
Le système électronique s’impose.
Après un demi-siècle d’expérimentations, le disque de Nipkow peut pratiquement prendre sa retraite.
1939 : la télévision veut entrer dans les foyers
Lors de l’Exposition universelle de New York de 1939, RCA présente largement la télévision au public américain.
On peut désormais acheter des téléviseurs.
Enfin…
à condition d’en avoir les moyens !
Les écrans sont minuscules et les appareils imposants.
Le contraste avec nos téléviseurs actuels est amusant : aujourd’hui, l’écran occupe presque toute la façade.
À l’époque : presque tout l’appareil était occupé par autre chose que l’écran !
Puis arrive la Seconde Guerre mondiale.
Le développement de la télévision domestique ralentit fortement.
Mais paradoxalement, la guerre accélère les progrès de technologies qui lui seront ensuite extrêmement utiles : radar, VHF, UHF, tubes électroniques, antennes et micro-ondes.
1948 : la France choisit 819 lignes
Après la guerre, la télévision repart.
Et la France fait un choix particulièrement ambitieux.
En 1948, elle adopte un standard à : 819 lignes.
Pour l’époque, c’est considérable.
On parle même alors de télévision : « haute définition ».
L’expression peut faire sourire à l’époque de la 4K, mais comparée aux systèmes 405, 525 ou 625 lignes, l’image française offre effectivement une définition particulièrement élevée.
Cette qualité possède toutefois un prix : une importante largeur de bande.
Une fois encore, les lois de la radio imposent leurs limites.
Années 1950 : le cinéma arrive dans la maison
Nous arrivons maintenant au véritable sens de notre titre.
Le téléviseur commence progressivement à entrer dans les foyers.
Au début, il reste suffisamment rare pour que l’on aille regarder un événement : chez le voisin, au café ou même devant la vitrine d’un magasin.
Puis les antennes « râteau » se multiplient sur les toits.
Informations, variétés, sport, feuilletons et films arrivent directement dans le salon.
Il n’est désormais plus indispensable d’aller au cinéma pour voir des images animées venues d’ailleurs.
Le cinéma était entré dans la maison.
Mais certains spectateurs ne vont évidemment pas se contenter de regarder…
Et si les radioamateurs faisaient leur propre télévision ?
L’idée était inévitable.
Puisque des images peuvent être transmises par radio : pourquoi ne pas construire notre propre émetteur de télévision ?
Des expérimentateurs radioamateurs s’intéressent très tôt à la télévision, mais l’après-guerre rend l’expérience beaucoup plus accessible.
On peut récupérer : caméras, tubes, moniteurs, composants et téléviseurs.
Une nouvelle activité se développe : ATV — Amateur Television.
Cette fois, le radioamateur ne transmet plus seulement : sa voix ou du Morse.
Son correspondant peut maintenant… le voir !
SSTV et ATV : ne les confondons pas
Nous avons déjà raconté dans notre série comment les images avaient pris les ondes avec la SSTV.
Mais SSTV et ATV sont deux choses très différentes.
SSTV — Slow Scan Television
Une image fixe est transmise progressivement.
L’opération prend généralement plusieurs secondes et peut tenir dans la largeur de bande d’un canal vocal.
ATV — Amateur Television
Nous transmettons une véritable : vidéo animée en temps réel.
Le volume d’informations devient donc beaucoup plus important.
Et cela entraîne immédiatement une conséquence : il faut de la bande passante !
Années 1950-1960 : la télévision entre dans le shack
L’ATV commence à se structurer.
Dans le shack apparaissent maintenant : une caméra, un générateur de mire, un modulateur vidéo, un émetteur UHF et bien sûr : un écran.
La mire peut afficher l’indicatif de la station.
Puis la caméra montre l’opérateur.
Imaginez le changement !
En phonie : « Bonjour Jean, vous êtes 59 ! »
En ATV : « Bonjour Jean… je vous vois ! »
Le QSO vient soudain de prendre une autre dimension.
Avec l’ATV, les radioamateurs ne s’entendent plus seulement : ils peuvent désormais se voir en direct.
Pourquoi monter en fréquence ?
La télévision analogique réclame plusieurs mégahertz de bande passante.
Impossible d’installer confortablement une telle émission au milieu des bandes HF traditionnelles.
L’ATV trouve donc naturellement sa place sur : 70 cm, 23 cm puis sur différentes bandes : micro-ondes.
Et cela aura une conséquence intéressante pour le radioamateurisme.
Pour faire de la télévision, les expérimentateurs doivent apprendre à construire : convertisseurs, oscillateurs, amplificateurs RF, antennes directives, cornets et paraboles.
L’ATV devient aussi une formidable école des hyperfréquences.
1953-1967 : le monde passe à la couleur
La télévision évolue également dans les foyers.
Aux États-Unis, le système couleur NTSC est normalisé en 1953.
En Europe, d’autres solutions apparaissent.
Le PAL, développé sous la direction de Walter Bruch en Allemagne, sera largement adopté.
Et en France ?
Nous retrouvons l’ingénieur : Henri de France.
Il développe le : SECAM Séquentiel Couleur À Mémoire.
Le 1er octobre 1967, les émissions régulières françaises en couleur commencent sur la deuxième chaîne.
Les téléspectateurs découvrent progressivement un nouveau monde.
Après avoir appris à bouger…
l’image apprend à prendre des couleurs.
NTSC, PAL, SECAM : chacun sa télévision !
Pendant plusieurs décennies, trois grandes familles de standards couleur vont cohabiter : NTSC, PAL et SECAM.
Les différences ne concernent pas seulement la couleur : fréquences de trame, nombre de lignes et caractéristiques de transmission peuvent également varier selon les systèmes et pays.
Pour le téléspectateur ordinaire, cela reste généralement invisible.
Pour l’expérimentateur ATV qui récupère des caméras, moniteurs et modulateurs… cela peut rapidement devenir beaucoup moins amusant !
Les relais apprennent eux aussi à montrer des images
Les radioamateurs utilisent déjà des relais phonie placés sur des points hauts.
Pourquoi ne pas faire la même chose avec la télévision ?
Des : relais ATV
apparaissent progressivement.
Une station transmet son image vers le relais.
Celui-ci la retransmet sur une autre fréquence.
Station A → relais ATV → Station B
Exactement comme un relais phonie… sauf qu’il transporte plusieurs mégahertz de vidéo.
Les points hauts permettent ainsi d’étendre considérablement la portée des émissions de télévision amateur.
Années 1980 : la caméra maigrit
Les premières caméras électroniques sont lourdes, encombrantes et souvent gourmandes en énergie.
Elles utilisent notamment des tubes de prise de vue comme le : Vidicon.
Puis les capteurs à semi-conducteurs progressent.
Le : CCD commence à remplacer les tubes.
Plus tard viendra le : CMOS.
La caméra devient progressivement : petite, légère, fiable et bon marché.
Pour l’ATV amateur, c’est une petite révolution.
Plus besoin de récupérer une énorme caméra professionnelle pour apparaître sur l’écran du correspondant.
Années 1990 : et si l’image devenait des nombres ?
Jusqu’ici, notre télévision reste essentiellement analogique.
La luminosité et la couleur sont transformées en signaux électriques qui varient continuellement.
Mais l’informatique progresse.
Pourquoi ne pas transformer l’image en : nombres ?
Chaque image est numérisée.
Puis apparaît une autre idée essentielle : la compression vidéo.
Inutile de retransmettre intégralement toutes les informations de chaque image si une grande partie ressemble à l’image précédente.
Les techniques comme MPEG permettent de réduire énormément le débit nécessaire.
La télévision entre dans l’ère numérique.
L’ATV devient DATV
Les radioamateurs suivent évidemment cette évolution.
L’ATV analogique donne naissance à : DATV — Digital Amateur Television.
Le principe devient : Caméra → Compression vidéo → Flux numérique → Modulation RF → Amplificateur → Antenne
À l’autre extrémité, le récepteur effectue les opérations inverses et reconstruit : l’image et le son.
La différence est fondamentale.
Nous ne transmettons plus directement une image analogique.
Nous transmettons des données qui décrivent cette image.
DVB-S et DVB-S2 entrent dans le shack
Les radioamateurs peuvent profiter des énormes investissements réalisés par l’industrie de la télévision numérique.
Des technologies issues notamment de la télévision par satellite deviennent utilisables pour la DATV : DVB-S puis DVB-S2.
La correction d’erreurs permet de reconstruire correctement les données malgré certaines perturbations de transmission.
Et lorsque le signal devient trop faible ?
L’image numérique possède un comportement assez différent de l’analogique.
Avec l’ancienne ATV, l’image se remplissait progressivement de neige.
En numérique : tout va bien… tout va encore bien… puis soudain : plus rien !
C’est le fameux effet de seuil numérique.
Raspberry Pi et SDR : la télévision amateur se démocratise
Une station DATV aurait autrefois demandé énormément d’électronique spécialisée.
Mais deux révolutions vont tout changer : les petits ordinateurs et le SDR.
Un Raspberry Pi peut effectuer une partie du traitement vidéo.
Un SDR peut générer ou analyser des signaux complexes.
Et des projets développés par la communauté radioamateur rendent ces techniques beaucoup plus accessibles.
Un excellent exemple est : Portsdown.
Développé autour de la communauté du British Amateur Television Club — BATC, le système permet de construire une station DATV expérimentale autour d’un Raspberry Pi et de différents équipements RF.
Une installation qui aurait autrefois occupé une partie du shack peut désormais tenir… sur la table de l’atelier.
2019 : la télévision amateur part dans l’espace
Nous retrouvons maintenant un personnage déjà rencontré dans notre précédent volet.
Enfin… plutôt un satellite : QO-100.
Le satellite Es’hail-2, lancé en 2018 et positionné à 25,9° Est, embarque deux transpondeurs destinés aux radioamateurs.
Le premier, à bande étroite, permet notamment : SSB, CW et modes numériques.
Mais le second possède une particularité : il est large bande.
Et cette largeur permet notamment de transmettre : de la DATV !
À partir de 2019, les radioamateurs disposent donc d’un véritable transpondeur de télévision numérique… géostationnaire.
De l’ATV analogique à QO-100 : la télévision amateur est passée du shack au satellite géostationnaire.
Une parabole et des images à 36 000 km
La station DATV moderne peut utiliser une liaison montante sur : 2,4 GHz vers QO-100.
Le satellite retransmet ensuite le signal autour de : 10 GHz.
Une parabole équipée d’un LNB permet de recevoir la descente.
Nous obtenons donc : Caméra → encodeur → émetteur 2,4 GHz → QO-100 → 10 GHz → parabole → récepteur → écran
Le satellite se trouve à près de 36 000 km au-dessus de l’équateur.
Le signal parcourt donc des dizaines de milliers de kilomètres avant de faire apparaître notre image chez le correspondant.
Et contrairement aux petits satellites LEO : QO-100 est disponible en permanence.
De 30 lignes à la DATV par satellite
Arrêtons-nous un instant.
Revenons en : 1926.
John Logie Baird fait tourner un disque mécanique.
Une cellule photoélectrique analyse une image.
Sur un petit écran apparaît péniblement un visage constitué d’environ : 30 lignes.
L’expérience fonctionne sur une très courte distance.
Avançons maintenant d’un siècle.
Un radioamateur filme son shack avec une caméra numérique.
Un ordinateur compresse l’image.
Un modulateur la transforme en signal radio.
Une parabole l’envoie sur : 2,4 GHz.
Le signal monte jusqu’à un satellite géostationnaire.
Il redescend sur : 10 GHz.
Une autre parabole le reçoit.
Le flux numérique est décodé.
Et l’image apparaît sur un écran.
Tout cela pratiquement : en temps réel.
Difficile d’imaginer plus spectaculaire évolution.
Quelques dates à retenir
1884 — Paul Nipkow brevète son disque permettant le balayage mécanique d’une image.
1925 — John Logie Baird obtient des images télévisées reconnaissables.
26 janvier 1926 — Baird réalise sa célèbre démonstration publique de télévision.
7 septembre 1927 — Philo Farnsworth réalise une transmission entièrement électronique.
26 avril 1935 — Radio-PTT Vision marque une étape majeure de la télévision française.
1936 — La BBC lance son service régulier depuis Alexandra Palace.
1939 — RCA présente largement la télévision au public lors de l’Exposition universelle de New York.
1948 — La France adopte son standard à 819 lignes.
Années 1950 — Le téléviseur commence à entrer massivement dans les foyers et l’ATV radioamateur se développe.
1953 — Adoption du standard couleur NTSC aux États-Unis.
1er octobre 1967 — Début des émissions régulières françaises en couleur avec le SECAM.
Années 1980 — Les capteurs CCD contribuent à miniaturiser les caméras.
Années 1990 — La télévision numérique et la compression vidéo se développent rapidement.
Années 2000 — La DATV devient de plus en plus accessible aux expérimentateurs.
Années 2010 — Raspberry Pi, SDR et projets comme Portsdown simplifient considérablement l’expérimentation DATV.
2019 — QO-100 permet notamment aux radioamateurs de pratiquer la DATV via un satellite géostationnaire.
Quand le cinéma arriva dans la maison !
En 1884, Nipkow avait simplement imaginé de percer quelques trous dans un disque.
Baird fit tourner ce disque.
Farnsworth remplaça la mécanique par l’électronique.
Les ingénieurs augmentèrent le nombre de lignes.
La télévision entra dans les foyers.
L’image devint couleur.
Puis les radioamateurs installèrent une caméra dans leur shack.
Ils construisirent des émetteurs ATV.
Ils montèrent en UHF puis en micro-ondes.
L’analogique devint numérique.
Le téléviseur devint ordinateur.
Et finalement…
l’image partit dans l’espace.
Aujourd’hui, quelques cartes électroniques, un ordinateur et une parabole permettent à un radioamateur d’envoyer de la télévision numérique jusqu’à un satellite situé à près de 36 000 kilomètres au-dessus de l’équateur.
En un peu plus d’un siècle, nous sommes passés d’une image mécanique de quelques dizaines de lignes à de la vidéo numérique transmise par satellite.
Mais l’idée reste finalement celle de Nipkow : découper une image, la transporter et la reconstruire ailleurs.
Le cinéma était entré dans la maison.
Et comme souvent… les radioamateurs avaient fini par vouloir l’émettre eux-mêmes !
