La télévision est rendue possible grâce à la persistance rétinienne des images, la trichromie, le pouvoir séparateur de l'oeil.
1. Persistance rétinienne des images et balayage de l'écran:
Faisons bouger rapidement un stylo devant nos yeux. Il apparait comme un éventail et on voit surtout le stylo dans les positions extrêmes pour
lesquelles il ralentit afin de s'arrêter puis rebrousse chemin. Cela est du à la persistance des images rétiniennes. Lorsque le stylo est en position
basse, l'oeil a encore en mémoire l'image de sa position haute. Ce temps de persistance est d'environ de 1/10 de seconde.
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Devant caméra réglée sur 10 images par seconde.
Si deux images successives sont moins espacées dans le temps que 1/10 de seconde, l'oeil a l'impression de la continuité. Autrement dit, si on réalise des séquences vidéo à 10 images par seconde, le rendu du mouvement devrait être satisfaisant. Pour le cinéma professionnel, on adopte 24 images par seconde, pour le cinéma d'amateur 18 images par seconde et pour la télévision 25 images par seconde C'est à dire que chaque page de télévision change toutes les 40 ms.
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L'écran comporte 625 lignes réparties en 2 trames: la trame des 313 lignes paires 0, 2, 4, ..., 624 et la trame des 312 lignes impaires 1, 3, 5,..., 625. Les lignes sont parcourues de gauche à droite par le spot lumineux en commençant par le milieu de la première ligne. La ligne terminée, le spot revient rapidement à gauche et parcourt la ligne suivante. A la dernière ligne (n° 625), le spot s'arrête en son milieu puis remonte verticalement jusqu'au milieu de la ligne zéro afin de reconstituer une nouvelle page. Une page dure 40 ms. La durée de balayage de chaque ligne est:
On garde 54 |
Avec des pages s'affichant en 40 ms, il a un risque de papillottement de l'image.
C'est pourquoi le spot ne balaye d'abord qu'une ligne sur 2, en commençant par la trame des lignes paires puis il remonte pour parcourir la trame des lignes impaires.
Le spot ne met donc que 40/2 soit 20 ms pour aller du coin supérieur gauche au coin inférieur droit. On évite ainsi tout papillottement de l'image. |
La fréquence des images est de 25 hertz (Hz), celle des trames est de 50 Hz. Sur les 20 ms que dure une trame, il y a 18 ms pour l'affichage et 2 ms pour le retour du spot.
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Allure d'un signal vidéo (1 ligne répétitive) pour constituer une mire de gris.
2. Le pouvoir séparateur de l'oeil et l'espacement des lignes:
C'est le plus petit écart angulaire entre deux points objets que l'oeil peut séparer.
Rappelons les conversions:
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1 rad = 180/ |
1 ° = |
1 ° = 60 ' |
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1 ' = 60 " |
1 ° = 3 600 " |
1 ' = 1/60 ° |
1 " = 1/3 600 ° |
Dans des conditions normales d'observation le P.S. de l'oeil vaut 1/60 ° ou encore une minute d'arc ( 1 ' ).
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Détermination du pouvoir séparateur de l'oeil avec une mire de Foucault: ( les mires usuelles ont 50 lignes par milimètre ).
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On mesure le pas de la mire c'est à dire la distance h entre un trait noir et un trait blanc consécutifs. On effectue la mesure sur un grand nombre d'intervalles (100 lignes par exemple) puis on divise le résultat par ce nombre . On note la distance d à partir de laquelle la mire se fond en un gris uniforme. Le pouvoir séparateur de l'oeil est obtenu en faisant le calcul de:
d'où on tire 
.
A une distance de 3 m et si l'oeil a un pouvoir séparateur de 1' = 1/60 °, on pourra séparer 2 traits s'il sont distants d'au moins:
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C'est la diagonale D de l'écran qui est indiquée en général; par exemple 51 cm, 56 cm, 61 cm ou 12 " ( " est aussi le symbôle du pouce: 1 pouce = 1 inch = 2,54 cm), 15 ", 17 " pour les écrans d'ordinateur. En général,
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Prenons comme exemple un écran de 61 cm. Il a une hauteur H = 3/5 D = 36,6 cm. Chacune des 625 lignes est séparée de la suivante de 366/625 soit 0,586 mm. Il faut se mettre à une ditance d'au moins
pour ne pas voir la structure des lignes.
On estime que la distance optimale d'observation de l'écran est comprise entre 3 D et 5 D soit, pour l'écran précédent, entre 3 x 61 cm et 5 x 61 cm c'est à dire entre 1,83 m et 3,05 m.
3. La qualité trichromique de l'oeil et les luminophores:
On peut additionner des lumières colorées avec des lampes de poche munies de filtres ( sacs plastiques verts, bleus et rouges)
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Synthèse additive des couleurs
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Rouge + Vert donnent Jaune |
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Rouge + Bleu donnent Magenta |
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Vert + Bleu donnent Cyan |
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Rouge + Vert + Bleu donnent Blanc |
3 couleurs suffisent donc pour obtenir du blanc mais aussi n'importe quelle nuance d'une couleur donnée. C'est la trichromie.
Le rouge, le bleu et le vert sont les 3 couleurs primaires en synthèse additive. Le jaune, le magenta et le cyan sont des couleurs secondaires. On appelle couleur complémentaire d'une couleur secondaire, celle qu'il faut lui ajouter pour obtenir du blanc. Pour le jaune, la couleur complémentaire est le bleu. Pour le magenta c'est le vert et pour le cyan c'est le rouge.
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Luminophores de l'écran
L'écran est tapissé d'une mosaïque de luminophores rouges, verts et bleus. Ces luminophores émettent de la lumière lorsqu'ils reçoivent des électrons provenant du wehnelt et accélérés dans le tube cathodique vide. De loin l'oeil mélange les couleurs à cause de son pouvoir séparateur limité. Par exemple si on vaut obtenir la mire couleur classique:
blanc - jaune - cyan - vert - magenta - rouge - bleu noir,
on envoye les signaux suivants pour chaque ligne.
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Mire de réglage.
4. Le tube cathodique:
Il est essentiellement constitué par :
- une ampoule de verre dans laquelle on a fait un vide poussé. L'écran recouvert d'une substance photoluminescente, constitue la partie visible du tube.
- un canon à électrons (filament, cathode, anodes), qui émet un faisceau très fin d'électrons, d'intensité modulable par le wehnelt.
- deux paires de bobines, qui assurent la déviation magnétique horizontale et verticale du faisceau d'électrons avec une synchronisation rigoureuse.
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s pour le balayage effectif de chaque ligne et 10 
s pour le retour du signal grâce à une tension électrique légèrement négative.
radians = 360 °
°
/180 rad
