C’est en 1962 que pour la première fois au monde, des images de télévision franchirent en direct l’Atlantique grâce au satellite Telstar 1. Depuis lors, le développement considérable des techniques spatiales nous offre le monde sur nos écrans et poursuit sa progression spectaculaire vers le futur. Les données et les explications qui suivent ont pour but de situer dans leur contexte mondial les projets d’exploitation en réception de la télévision par satellite. Un satellite de télévision placé sur une orbite géostationnaire située à 36 000 km de la terre, au dessus de l’équateur, joue le rôle d’un ré-émetteur de télévision, permettant d’établir les liaisons entre stations terrestres.
L’orbite géostationnaire
Les télécommunications ont envahi notre monde moderne, et la nécessité de disposer de satellites fixes par rapport à la Terre s’est rapidement imposée. En effet, un tel satellite joue le rôle de relais de transmission ou d’un œil pour la surveillance globale de la Terre. Nous allons vérifier que ce type d’application est possible.
Orbite géostationnaire képlérienne
Si on impose en plus à ce satellite de rester fixe par rapport à un point de la Terre, alors :
– Ce point ne peut être que sur l’équateur, sinon le satellite serait à la fois au nord et au sud de l’équateur.
– L’orbite est nécessairement équatoriale.
– L’orbite est obligatoirement circulaire pour éviter une oscillation Est-Ouest.
Il n’existe donc qu’une seule orbite satisfaisant à ces critères :
Orbite circulaire équatoriale de rayon Rg = 42164.16 km en képlérien.
REMARQUE : Classiquement, on rencontrera dans la littérature, qu’un tel satellite gravite à 36000 km du sol. C’est en réalité la valeur arrondie correspond à une altitude réelle képlérienne de 35786.16 km.
Orbite géostationnaire réelle
Nous savons que la Terre est en première approximation assimilable à un ellipsoïde. Le renflement équatorial terrestre crée donc un supplément d’attraction qui accélère la vitesse. Pour que le satellite retrouve la bonne vitesse angulaire ou linéaire, donnant la période sidérale, il faut le placer un peu plus haut. Le calcul nous donne une ALTITUDE GEOSTATIONNAIRE VRAIE DE 42164.68 Km, en ne prenant pas en compte les autres perturbations.
Intérêt de l’orbite géostationnaire réelle
On comprend aisément que trois satellites disposés à 120° sur l’orbite géostationnaire, permettent « de voir » quasiment toute la Terre, à part une petite zone polaire située aux extrêmes. En utilisant deux satellites on peut communiquer d’un point quelconque de la Terre à un autre sans problème. Seules les latitudes au-dessus de 81° environ ne sont pas accessibles.
La télévision numérique
Principe de base
Le signal de base reste toujours les 625 lignes, 50 trames entrelacées avec ses signaux de synchronisation. Ainsi, en sortie, le programme est livré, soit en Secam/Pal, soit en Y/C, soit en RVB à relier à la prise péritel du téléviseur classique. La composante son, en mono, stéréo, ou Dolby S est dirigée vers la chaîne à haute fidélité. A l’origine, il faut citer la norme 601 qui a imposé le fameux 4-2-2, c’est-à-dire que le canal de luminance (4) est le double de chacun des canaux de chrominance (2-2). Une ligne contient 720 pixels de luminance et 360 pixels pour chacun des chrominances (pixel = point-image). Puis la norme JPEG (Joint Picture Expert Group) a défini la numérisation d’image fixe.
Codage d’une image fixe
Diverses transformations mathématiques permettent de coder des images ; l’une des plus simples est la transformation de Hadamard. La plus répandue toutefois est la transformée en cosinus discrète ou DCT (Discrete Cosine Transform).
➤ Transformée Cosinus Discrète (DCT) :
Sous le terme DCT se cache une procédure mathématique visant à simplifier et accélérer le processus d’identification et de suppression des données redondantes dans une même image. Chaque image est découpée en 6 480 blocs composés chacun de 64 points (8 * 8 pixels). Il y a donc une matrice pour la composante luminance Y et deux pour les composantes de chrominance CR, CB. La DCT conduit à une représentation de l’image dans le domaine des fréquences, sous une forme qui n’a plus rien à voir avec une suite de pixels.
➤ Balayage en Zig-Zag de la matrice
La matrice obtenue après quantification est balayée en zig-zag de façon que ses coefficients soient réarrangés sous la forme d’un vecteur, plus commode à transporter. Cette sérialisation des 64 éléments de la matrice est effective en commençant par les composantes à basse fréquence et en finissant par celles à hautes fréquences.
➤ Codage à longueur variable
Pour la plupart des images, ce vecteur contient plusieurs valeurs identiques consécutives et se termine par un grand nombre de zéros successifs.
Le codage à longueur variable permet de coder le vecteur sous forme de paires de données : longueur du saut par-dessus les zéros et valeur suivante non nulle.
➤ Codage entropique
Le principe du codage entropique consiste à attribuer les codes les plus courts aux coefficients statistiquement les plus fréquents et les codes les plus longs aux coefficients les moins fréquents. Associé au traitement VLC, le codage entropique engendre un facteur de compression entre 2 et 3 pour une image fixe.
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