Après avoir appris à transmettre des points et des traits, puis la voix et enfin des caractères imprimés automatiquement, il restait encore un défi aux radioamateurs :
faire voyager une image sur les ondes.
Le problème semblait pourtant insoluble.
Une émission de télévision classique nécessite une bande passante considérable, alors qu’une liaison radioamateur en HF ne dispose que de quelques kilohertz.
Impossible de faire entrer la télévision dans un canal prévu pour la voix !
À moins de renoncer au mouvement.
Une photographie ne bouge pas. Rien n’oblige donc à la transmettre vingt-cinq fois par seconde. On peut prendre plusieurs secondes, voire plusieurs minutes, pour l’envoyer.
Il suffisait finalement de…
ralentir énormément la télévision.
Ainsi allait naître la SSTV — Slow Scan Television, ou télévision à balayage lent.
1957-1958 : Copthorne Macdonald ralentit la télévision
L’un des personnages essentiels de l’histoire de la SSTV est le radioamateur américain Copthorne Macdonald, connu à l’époque sous l’indicatif W2BCW.
À la fin des années 1950, il travaille sur une idée audacieuse : transmettre une image dans la bande passante réduite d’une liaison radioamateur.
Ses travaux sont notamment présentés dans QST en août et septembre 1958.
Le système est extrêmement modeste comparé à nos standards actuels.
Une image comporte environ :
120 lignes,
avec approximativement 120 éléments par ligne,
en noir et blanc.
Sa transmission demande environ :
8 secondes.
Aujourd’hui, huit secondes pour transmettre une minuscule image monochrome sembleraient une éternité.
En 1958, c’est une petite révolution.
Une image peut désormais traverser une liaison radio prévue pour transporter de la parole.
Comment faire entrer une image dans 3 kHz ?
Voilà toute l’astuce de la SSTV.
Une image est découpée en lignes.
Chaque ligne est ensuite parcourue progressivement, de gauche à droite.
La luminosité de chaque point est transformée en une fréquence audio.
Schématiquement :
IMAGE
↓
balayage ligne après ligne
↓
luminosité ou couleur
↓
fréquence audio
↓
émetteur radio
↓
ondes
À la réception, le processus est inversé :
ondes
↓
récepteur
↓
fréquence audio
↓
luminosité ou couleur
↓
reconstruction de l’image
Le signal SSTV se situe essentiellement dans la bande audio d’un transceiver.
On rencontre typiquement des fréquences comprises entre environ 1 200 et 2 300 Hz.
Autrement dit, une image peut voyager dans une largeur de bande comparable à celle utilisée pour une communication vocale en BLU.
C’est là tout le génie du procédé.
En SSTV, l’image est balayée ligne par ligne et transformée en fréquences audio transmissibles par radio.
Une télévision vraiment très lente
Une émission de télévision traditionnelle transmet suffisamment d’images par seconde pour que notre cerveau perçoive un mouvement continu.
La SSTV ne cherche absolument pas à faire cela.
Elle transmet une image fixe.
Puis éventuellement une autre.
Puis une autre.
Une image peut ainsi demander :
8 secondes,
36 secondes,
1 minute,
2 minutes,
voire davantage selon le mode utilisé.
Plus de temps permet généralement de transmettre davantage d’informations et donc d’obtenir une meilleure image.
C’est pour cette raison que l’expression Slow Scan Television décrit parfaitement le principe :
une télévision…
très, très lente.
Pourquoi huit secondes ?
Les premiers systèmes SSTV présentent une difficulté aujourd’hui presque oubliée.
Il n’existe pas encore de mémoire numérique capable de stocker facilement une image.
À la réception, il faut donc l’afficher directement.
Les expérimentateurs utilisent pour cela des tubes cathodiques équipés d’un phosphore à longue rémanence.
L’image est dessinée progressivement sur l’écran.
Le phosphore continue à émettre de la lumière suffisamment longtemps pour que les premières lignes restent encore visibles lorsque les dernières sont tracées.
Le résultat doit être observé dans de bonnes conditions, souvent dans une pièce relativement sombre.
Et surtout…
l’image finit par disparaître.
Imaginez la scène.
Après plusieurs secondes de réception, le visage de votre correspondant apparaît lentement sur l’écran.
Vous avez juste le temps de l’observer.
Puis il s’efface progressivement.
Impossible de cliquer sur « Enregistrer ».
La photographie existe seulement quelques instants.
1968 : la SSTV sort du laboratoire
Pendant les années 1960, Copthorne Macdonald et d’autres expérimentateurs continuent à perfectionner le système.
La SSTV intéresse de plus en plus de radioamateurs.
Aux États-Unis, une étape importante intervient en 1968, lorsque son utilisation par les radioamateurs reçoit une reconnaissance réglementaire plus formelle.
Le mode peut alors véritablement prendre son essor.
Dans certains shacks apparaissent d’étranges installations composées de :
caméra,
convertisseur SSTV,
moniteur à longue rémanence,
transceiver.
Après la télégraphie, la voix et le téléimprimeur, le radioamateur peut désormais montrer quelque chose à son correspondant.
Puis la couleur arriva
Les premières transmissions SSTV sont essentiellement monochromes.
Mais les radioamateurs ont rarement l’habitude de s’arrêter à la première solution qui fonctionne.
Avec l’amélioration de l’électronique, il devient possible de mémoriser temporairement une image.
C’est une révolution.
Le convertisseur peut désormais capturer une image, la conserver, puis la transmettre beaucoup plus lentement que la caméra ne l’a produite.
À la réception, l’opération inverse permet de reconstruire une véritable image.
Et bientôt :
une image en couleur.
De nouvelles familles de modes apparaissent alors.
Robot, Martin, Scottie…
Des noms qui restent aujourd’hui familiers aux amateurs de SSTV.
Robot : quand l’électronique mémorise l’image
La société américaine Robot Research Corporation joue un rôle important dans cette évolution.
Ses convertisseurs SSTV deviennent célèbres dans les shacks.
Ils permettent notamment de stocker et convertir des images, libérant la SSTV de certaines contraintes des anciens écrans à longue rémanence.
De cette époque proviennent des modes qui ont remarquablement bien survécu.
Parmi eux :
Robot 36
et
Robot 72.
Le chiffre correspond approximativement au nombre de secondes nécessaires à la transmission d’une image.
Ainsi, une image couleur en Robot 36 demande environ :
36 secondes.
C’est infiniment plus lent qu’une photographie envoyée aujourd’hui par Internet.
Mais sur une liaison radio bruitée de quelques kilohertz de largeur…
c’est remarquable.
Martin et Scottie entrent dans les shacks
D’autres systèmes SSTV couleur vont apparaître.
En Europe, les modes Martin, développés par Martin Emmerson, deviennent particulièrement populaires.
Nous retrouvons notamment :
Martin M1
et
Martin M2.
Une autre famille très connue est Scottie, associée au radioamateur écossais Eddie Murphy GM3SBC.
Ces différents modes utilisent des méthodes légèrement différentes pour transmettre les informations de couleur et synchroniser l’image.
Les temps de transmission varient également.
À titre d’exemple :
Robot 36 : environ 36 secondes
Scottie S1 : environ 111 secondes
Martin M1 : environ 114 secondes.
Le radioamateur peut donc choisir entre rapidité, définition et qualité d’image.
Il n’existe pas une SSTV unique.
Il existe toute une famille de modes SSTV.
Mais comment le récepteur connaît-il le mode ?
Voilà une question intéressante.
Imaginez que votre ordinateur commence à recevoir une image.
Comment peut-il savoir si votre correspondant utilise Robot 36, Martin M1 ou Scottie ?
Une partie de la réponse tient dans trois lettres :
VIS — Vertical Interval Signaling.
Au début de la transmission, une séquence particulière permet d’identifier le mode utilisé.
Le décodeur peut alors sélectionner automatiquement les paramètres nécessaires :
nombre de lignes,
durée du balayage,
organisation des couleurs,
synchronisation.
Avant même que le haut de la photographie commence réellement à apparaître, les deux stations se sont donc déjà mises d’accord sur la manière de la reconstruire.
Une image qui se construit sous nos yeux
C’est probablement l’un des aspects les plus attachants de la SSTV.
Lorsque nous recevons une photographie sur Internet, elle apparaît presque instantanément.
En SSTV, nous la regardons naître.
Le logiciel commence par afficher le haut.
Puis quelques lignes supplémentaires.
Un visage apparaît.
Puis un indicatif.
Puis le paysage.
Et enfin le bas de l’image.
Pendant une ou deux minutes, nous ignorons parfois complètement ce que notre correspondant nous envoie.
C’est presque l’équivalent radio d’une photographie qui sortirait lentement d’un appareil instantané.
Quand la propagation dessine elle aussi l’image
La SSTV possède une autre particularité remarquable.
La propagation laisse directement sa signature sur l’image reçue.
Un parasite pendant quelques secondes ?
Une bande de points apparaît.
Un fading important ?
Une partie de l’image change de couleur ou devient bruitée.
Une mauvaise synchronisation ?
Les lignes peuvent se décaler ou s’incliner.
Un brouillage ?
Il traverse parfois littéralement la photographie.
Une image SSTV reçue sur HF est donc davantage que la photographie envoyée par notre correspondant.
Elle constitue presque :
une photographie de l’état de la propagation pendant sa transmission.
Deux stations recevant simultanément la même émission peuvent d’ailleurs obtenir deux images légèrement différentes.
Années 1980-1990 : l’ordinateur entre dans l’image
Comme pour le RTTY, l’arrivée du micro-ordinateur va bouleverser les habitudes.
La mémoire électronique devient plus accessible.
Les ordinateurs peuvent progressivement :
acquérir une image,
la mémoriser,
la traiter,
la transmettre,
et conserver les images reçues.
Le vieux tube cathodique à longue rémanence perd alors son principal avantage.
Désormais, une image reçue ne disparaît plus.
Elle peut être enregistrée sur disque.
Imprimée.
Retravaillée.
Ou retransmise.
La SSTV vient d’entrer dans l’ère informatique.
Années 1990-2000 : la carte son simplifie tout
Puis arrive une évolution encore plus importante pour le radioamateur ordinaire :
la carte son.
Le signal SSTV étant constitué de tonalités audio, un ordinateur moderne peut directement les analyser.
Plus besoin d’un coûteux convertisseur SSTV spécialisé.
La station devient :
récepteur → carte son → logiciel SSTV → écran
et à l’émission :
image → logiciel SSTV → carte son → transceiver.
Des logiciels tels que MMSSTV vont largement contribuer à populariser cette manière de pratiquer.
Avec un ordinateur, quelques câbles et un transceiver BLU, il devient possible de recevoir ses premières images.
L’installation qui occupait autrefois une partie importante du shack tient maintenant dans un logiciel.
Du tube à longue rémanence aux logiciels modernes, près de 70 ans d’évolution de la SSTV.
Attention : la SSTV traditionnelle n’envoie pas un fichier JPG
Cette distinction est importante.
Nous utilisons aujourd’hui un ordinateur pour produire une image numérique.
Pourtant, les modes SSTV traditionnels comme Martin, Scottie ou Robot ne transmettent pas directement le fichier JPG ou PNG correspondant.
L’image est toujours balayée progressivement.
Les informations de luminosité ou de couleur sont transformées en fréquences audio.
C’est donc le signal lui-même qui décrit l’image au fur et à mesure.
Voilà pourquoi une perturbation de propagation produit immédiatement une trace visible.
Avec un transfert de fichier numérique classique, nous pourrions détecter un paquet erroné et éventuellement demander sa retransmission.
Avec la SSTV analogique traditionnelle :
la ligne est passée… et elle est passée.
Cela contribue énormément au charme du mode.
Et puis les images partirent dans l’espace
L’histoire aurait déjà été belle si elle s’était arrêtée aux bandes HF.
Mais les radioamateurs ont emporté leurs équipements beaucoup plus haut.
Les communications radioamateurs accompagnent les vols spatiaux habités depuis plusieurs décennies, des expériences SAREX à bord des navettes américaines jusqu’à la station Mir, puis à la Station spatiale internationale.
Et la SSTV y trouve naturellement sa place.
Aujourd’hui encore, des événements organisés dans le cadre d’ARISS — Amateur Radio on the International Space Station permettent périodiquement de recevoir des images transmises depuis l’espace.
Imaginez ce que cela représente.
Une station orbitale passe à plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de nos têtes.
Elle transmet une image.
Une simple antenne VHF, un récepteur et un logiciel adapté peuvent parfois suffire pour la recevoir.
L’image commence à apparaître ligne après ligne…
directement depuis l’espace.
Recevoir la SSTV de l’ISS
Lors de certaines campagnes ARISS, l’ISS transmet une série d’images commémoratives ou éducatives.
Le radioamateur prépare son récepteur, son antenne et son logiciel.
Puis il attend le passage de la station.
Le signal apparaît.
Le son caractéristique de la SSTV sort du récepteur.
Et l’image commence à se construire.
Une bonne réception dépend évidemment :
de l’élévation du passage,
de l’antenne,
des obstacles,
du niveau de signal,
du Doppler,
et parfois simplement de quelques secondes de fading.
Une réception imparfaite produit une image imparfaite.
Mais c’est justement ce qui lui donne sa valeur.
Elle n’a pas été téléchargée sur un site Internet.
Elle a réellement traversé l’espace par radio.
De l’ISS au récepteur, une image SSTV se construit ligne après ligne depuis l’espace.
Et sur HF ?
La SSTV n’est pas réservée aux satellites.
Elle reste présente sur les bandes décamétriques.
La fréquence de 14,230 MHz est notamment un rendez-vous bien connu des amateurs de SSTV sur la bande des 20 mètres.
On peut encore y rencontrer des transmissions utilisant :
Martin M1,
Martin M2,
Scottie,
Robot
et d’autres variantes.
Un simple waterfall permet généralement de reconnaître immédiatement la présence d’une émission.
Et dès que le logiciel identifie le VIS…
l’image commence à apparaître.
Près de sept décennies après les premières expériences de Copthorne Macdonald, le principe continue donc à fonctionner.
Quelques dates à retenir
1957-1958 — Copthorne Macdonald W2BCW développe les bases de la SSTV amateur.
Août-septembre 1958 — Ses travaux sont présentés aux radioamateurs dans QST.
Années 1960 — Développement des premiers systèmes et moniteurs à longue rémanence.
1968 — Étape réglementaire importante pour l’utilisation de la SSTV amateur aux États-Unis.
Années 1970-1980 — Les convertisseurs électroniques et la mémorisation d’image permettent le développement de la SSTV couleur.
Années 1980 — Robot, Martin, Scottie et d’autres familles de modes s’installent dans les shacks.
Années 1980-1990 — Les micro-ordinateurs remplacent progressivement une partie du matériel spécialisé.
Années 1990-2000 — La carte son et les logiciels rendent la SSTV beaucoup plus accessible.
Aujourd’hui — La SSTV reste utilisée sur HF, VHF et lors de certaines opérations radioamateurs spatiales.
Les images prennent toujours les ondes
Regardons une dernière fois les deux extrémités de cette histoire.
À la fin des années 1950, un radioamateur observe dans une pièce sombre une petite image noir et blanc de 120 lignes apparaître sur un tube cathodique à longue rémanence.
Quelques secondes plus tard, elle commence déjà à disparaître.
Aujourd’hui, un autre radioamateur peut regarder une image couleur se construire sur l’écran de son ordinateur, l’enregistrer instantanément et parfois constater qu’elle vient d’être transmise…
depuis la Station spatiale internationale.
Entre les deux se trouvent près de soixante-dix années d’expérimentations, de convertisseurs, de mémoires électroniques, d’ordinateurs et de logiciels.
Mais l’idée fondamentale reste merveilleusement simple :
prendre une image,
la découper en lignes,
transformer ces lignes en sons,
puis confier ces sons aux ondes.
Après avoir transporté nos signes, nos mots et nos voix, la radio pouvait désormais transporter nos images.
Et les images prirent les ondes !
