Séquentiel couleur à mémoire

SÉCAM

     NTSC     PAL ou PAL/SECAM      SECAM     Pas d’information

Le terme SECAM signifie « SÉquentiel Couleur À Mémoire », désigne un standard de codage vidéo analogique en couleurs, inventé par Henri de France et commercialisé à partir de 1967. Adapté aux formats vidéo 625 lignes et 25 images par seconde, le SECAM a été principalement implantée en France (métropolitaine et DOM-TOM), dans les pays de l’Est, en Afrique, les pays de l’ex-URSS et au Moyen-Orient. Il est associé selon les pays, à une norme de télédiffusion spécifique (désignée par les lettres L/L', B/G et D/K ou K'/K1).

• SECAM L/L' : France métropolitaine, Luxembourg avec uniquement RTL 9 (canal 21), Monaco (réseau TMC sur la côte d’Azur).
• SECAM B/G : Iran, Égypte, Arabie saoudite, Libye, Maroc, Tunisie, etc.
• SECAM D/K : Bulgarie, C.E.I., DOM TOM, etc.

Principes techniques

Les trois systèmes de télévision couleurs historiques (NTSC, SECAM et PAL ont été conçus pour être compatibles avec les normes de télédiffusion en noir-et-blanc antérieures pour des motifs de compatibilité : un ancien téléviseur noir-et-blanc doit pouvoir restituer les émissions émises en couleurs et un téléviseur couleurs doit permettre de restituer des émissions diffusées en noir-et-blanc. Les informations supplémentaires spécifiques à la couleur sont donc rajoutées aux (ou combinées avec les) signaux en noir-et-blanc.

Le signal noir-et-blanc ou luminance ("Y") constitue la première information vidéo à exploiter (première composante du vecteur). Il reste donc deux informations (deux composantes) dites de chrominance, à transmettre. On a choisi de transmettre U=(R-Y)*cte et V=(B-Y)*cte, car l’information de couleur verte G est celle qui est la plus proche de la luminance Y. Le SECAM se distingue des autres normes sur ce point.

En NTSC et PAL, les deux signaux de chrominance (U=cte*(R-Y) et V=cte*(B-Y)) sont transmis simultanément, en Modulation de phase et d’amplitude. Ainsi, pour chaque ligne, et donc pour chaque point, on dispose des informations Y, U et V, ce qui permet de reconstituer les 3 composantes primaires R, G et B.

Pour le SECAM, les informations U et V sont transmises alternativement une ligne sur deux. Ainsi :

• pour une ligne donnée, on dispose des informations Y (le signal noir-et-blanc, transmis pour chaque ligne) et U=(R-Y)*cte ;
• pour la ligne suivante, on dispose des informations Y et V=(B-Y)*cte ;
• et ainsi de suite…

Dans cette formule, le système ne permettrait pas de restituer les trois composantes R, G et B. Toute l’astuce consiste à prendre, pour une ligne donnée, l’information U ou V manquante sur la ligne précédente. À cet effet, une ligne à retard de 64 μs (la durée d’une ligne) mémorise l’information de couleur d’une ligne (U ou V), et la restitue au moment de la réception de la ligne suivante, où combinée à l’information de couleur de cette dernière (resp. V ou U), elle permet enfin d’accéder aux trois composantes du vecteur de couleur.

Ainsi, en SECAM, la résolution en chrominance est moitié moindre que la résolution en luminance (celle de l’image en noir-et-blanc). En pratique, cela ne pose pas de problème particulier, car l’œil humain présente à peu près les mêmes caractéristiques (meilleure résolution en luminance qu’en chrominance).

Un seul signal couleur est transmis par ligne. Cette alternance entraîne une périodicité de quatre trames, cependant l’inversion de la sous-porteuse (toutes les trois lignes, 1 trame sur deux) fait passer cette périodicité à douze trames : il faut donc un groupe de six images pour démoduler complètement le signal couleur, ce qui rend ce format inutilisable et immontable en production audiovisuelle.

Les données de couleur sont transmises en modulation de fréquence, ce qui garantit (uniquement lors de la transmission) une meilleure stabilité des couleurs et diminue la perception de l’information de couleur dans l’image vidéo en noir et blanc. Dans l’explication qui précède, on a considéré pour simplifier que SECAM, tout comme PAL et NTSC, utilise l’espace de couleur YUV. Ce n’est pas tout à fait exact, car en SECAM, les composantes U et V sont mises à l’échelle : les trois composantes sont ainsi exprimées dans l’espace de couleur YDbDr.

Théoriquement meilleur que le PAL pour la télédiffusion hertzienne uniquement en raison d’une consolidation de la chrominance, la différence est loin d’être visible à l’œil nu. De plus, les zones saturées de couleur bleue ou rouge ont tendance à être mal rendues en SECAM. Par ailleurs, la vidéo SECAM enregistrée en VHS (et plus généralement sur les différents standards de magnétoscopes analogiques) souffre d’un traitement « au rabais » par rapport au PAL en raison de circuits électroniques sensibles à la température et aux variations de niveaux.

Limites techniques et lacunes

L'enregistrement vidéo SECAM en vidéo analogique

Dans le cas de la vidéo grand public (exemple : VHS), il existe deux modes de traitement (enregistrement/lecture) du signal couleur SECAM.

• Le mode SECAM, en effet dans un magnétoscope, l'information couleurs, contenu en diffusion sur une porteuse de plus haute fréquence que le signal de base est enregistrée à une fréquence inférieur à la porteuse vidéo (pour des raisons de qualité et de bande passante). Du fait de la modulation en modulation de fréquence, l'idée a été de simplement faire passer la porteuse dans un diviseur de fréquence par 4 (et une multiplication par 4 a la restitution), ceci permet d'effectuer le traitement avec un matériel bien moins coûteux que la méthode classique utilisée sur les magnétoscope PAL.

• Le second mode dérivé du SECAM est le MESECAM. Que l'on retrouve dans L’Europe de l’Est, le Moyen Orient, la Tunisie, le Maroc et la Grèce ; il a été accessoirement exploité en Suisse romande (entre 1978 et 1995). Cette méthode utilise tout simplement du matériel PAL standard et la méthode utilisée pour la conversion de fréquence pour les enregistrement PAL standard plus coûteuse que la méthode simplifiée du SECAM. (Le système MESECAM n'existant pas en tant que tel, c'est l'utilisation d'un magnétoscope PAL avec un signal SECAM)

Au final, bien que le procédé VHS SECAM soit théoriquement moins cher puisque plus simple, en pratique avec l'augmentation de la diffusion des magnétoscopes, un autre problème est apparu : le matériel pour le territoire français étant différent, il bénéficie moins de la réduction due à la production de masse. De plus la nécessité de pouvoir lire des cassette PAL sur des magnétoscope français apparut vite, ce qui fait qu'un grand nombre supportent les 2 standards et sont donc équipés des 2 systèmes de décodage

Pour peu que le téléviseur gère le PAL et le SECAM : Un signal SECAM enregistré sur un magnétoscope PAL (c'est donc du MESECAM) puis relu sur un magnétoscope PAL sera en couleurs. Alors qu'un signal PAL enregistré sur un magnétoscope SECAM sera toujours en N&B. La lecture des cassettes SECAM avec un magnétoscope PAL est restituée en noir et blanc et inversement.

Pour l’exploitation (studios, régies), l’enregistrement et l’archivage, le standard SECAM a été abandonné par les professionnels (chaînes, producteurs, duplication…) à compter du début des années 1980 au profit du PAL. Principalement pour des raisons pratiques : le catalogue de matériel PAL était plus important et moins cher.

Inconvénient : l'identifiant couleurs SECAM

Le procédé SECAM accuse un autre défaut. Il concerne le signal d’identification devant permettre au décodeur SECAM du téléviseur couleurs, la restitution d’une image conforme à l’émission. Entre 1965 et 1988, cette transmission a été exploitée en synchronisation avec les lignes du signal vidéo (salve d’identification dite IDENTIFICATION LIGNE). Depuis, ce signal a été intégré dans les trames de la vidéo (IDENTIFICATION TRAME, ou "Bouteilles"). Les téléviseurs datant d’avant 1980 ne disposaient pas systématiquement de ces circuits.

Dans le milieu des années 1960, lors de l’adoption du SECAM par tous les pays membres de l’OIRT, les chaînes de TV de ces pays diffusaient simultanément, les 2 modes d’identification. Quant à la France, elle choisit, en 1967, de diffuser la couleur, uniquement en identification TRAME. Les circuits SECAM des TV fonctionneront obligatoirement avec ce mode de transmission, jusqu’au 1^er décembre 1979. Le 14 mars 1978, les chaînes de TV françaises optent, désormais, pour l’identification LIGNE, qui est le mode obligatoire de transmission de la couleur SECAM (dans la perspective de supprimer l’identification TRAME, pour la remplacer par des signaux numériques tels que le télétexte, le VPS, le PDC, le sous titrage et dans le cas de Canal+, des données destinées pour les décodeurs (droits d'accès), comme pour un signal vidéo analogique PAL).

Entre mars 1978 et août 2005, Antenne 2 (devenue France 2) puis TF1 (dont la colorisation s’est déroulée entre 1975 et 1982) ont diffusé simultanément les 2 identifications couleur. L’organe de régulation (successivement le Ministère de l’information, la Haute Autorité de l’Audiovisuel, la CNCL puis le CSA) a contraint les trois premières chaînes françaises à diffuser simultanément ces deux signaux, en raison du considérable parc d’équipements TV couleurs produits avant décembre 1979.

Quant aux nouvelles chaînes apparues par la suite, ainsi que celles transcodées en SECAM sur le câble analogique, le CSA ne leur a jamais imposé les deux signaux, les opérateurs étant uniquement obligés d’utiliser l’identification LIGNE, ils restent libres de diffuser l’autre signal simultanément selon leur gré. Ainsi, en 1984, CANAL PLUS a été la première chaîne qui transmettait UNIQUEMENT l’identification LIGNE (elle a, malgré tout, utilisé les deux modes pendant l’année 1985, pendant les plages en clair) :

• La Cinq a utilisé simultanément les deux signaux simultanés jusqu’à sa faillite.
• TV 6, puis M6 qui lui a succédé a fait de même jusqu’en 2001 (excepté les décrochages locaux qui conservent les deux modes).
• La 5^e (renommée ensuite France 5) a commencé avec les deux signaux simultanés (conservant les spécifications de La Cinq dont elle a repris l’ancien réseau de diffusion), tout comme ARTE FRANCE (qui partageait le temps d’antenne et les canaux de la 5^e), mais, elles ont rapidement abandonné l’identification TRAME en 1998, pour développer le télétexte et le PDC.
• Pour les mêmes raisons, TF1 et France 2 ont fait de même, dès l’automne 2005.
• France 3 a également supprimé en avril 2007 l’identification TRAME, sur son signal national.

La diffusion simultanée des deux signaux d’identification est encore effective UNIQUEMENT sur les décrochages régionaux de FR3, ainsi que sur ceux de M6, en analogique. TMC, disponible en analogique SECAM sur le satellite ATLANTIC BIRD 3, ne transmet que l’identification LIGNE.

Le problème se pose avec les (rares) téléviseurs, fabriqués avant 1980, qui restituent une image noir et blanc avec la diffusion actuelle analogique en SECAM. En PAL et en NTSC, ce problème n’existe absolument pas. C’est ce problème qui s’est posé, aussi, en 1984, entre le signal (clair et crypté) de CANAL + analogique, et les premiers abonnés,qui voyaient une image noir et blanc sur leur téléviseur (modèle sorti d’usine entre la fin 1978, et novembre 1979) qui fonctionnait en identification TRAME, mais qui avaient déjà une prise PERITEL (TV vendus en grandes surfaces). Les petits fabricants de TV Français, "rodaient leur nouvelles séries de téléviseurs, avec Peritel, dans la perspective de l’obligation d’équiper ainsi les appareils, obligation effective en mai 1980. Les postes sortis après le 31 décembre 1979, n’ont plus eu le problème avec l’identification couleur.

Histoire

Le SECAM a bien corrigé tous les gros défauts du NTSC, et le PAL a été créé à partir du SECAM comme une norme intermédiaire, reprenant l’essentiel des améliorations du SECAM, notamment :

• l’ingénieuse séparation séquentielle des composantes de chrominance grâce à l’invention et l’utilisation par Henri de France de la ligne à retard de 64 µs pour permettre la mémorisation des informations de chrominance d’une ligne à l’autre
• la modulation de la sous-porteuse de couleur unique (deux porteuses en NTSC, l’une bavant sur l’autre suivant les conditions de transmissions et les distances !), en fréquence pour le SECAM (meilleure stabilité et donc qualité), en amplitude pour le PAL et le NTSC. En fait, dans la 3^e version du SECAM, on utilise successivement deux sous-porteuses à 4,40625 MHz et 4,25 MHz^[1]
• l’utilisation d’une bande élargie pour le signal de chrominance grâce à la sous-porteuse unique en SECAM (idée conservée en PAL) par rapport aux faibles bandes des deux sous-porteuses NTSC
• le modèle colorimétrique (pour le signal démodulé) YUV corrigé en fonction de la sensibilité relative plus faible du bleu par rapport au rouge et donc converti en <Y,Dr,Db> avec une bande passante nécessaire plus faible pour le signal de chrominance quand il transporte le delta bleu (ce modèle colorimétrique a été repris aussi dans le PAL)
• la distinction des lignes paires et impaires (pour distinguer les lignes émises en <Y,Dr> des lignes émises en <Y,Db> par des fréquences de sous-porteuse distinctes, celle du bleu étant légèrement plus faible et ayant donc une modulation en fréquence sur une largeur de bande plus faible, ce qui aurait permis de coder une bande son améliorée (la stéréo par exemple) ou des données numériques (télétexte, sous-titrage, signaux horaires, téléservices…) dans les lignes libres : idée nouvelle non conservée dans le PAL qui utilise une fréquence de sous-porteuse unique pour les lignes paires ou impaires, mais signale les trames couleur modulées en amplitude sans quadrature par une « salve unitiale » comprenant une ligne déphasée de + ou - 45° (suivant la parité de la trame) par rapport à la position de déphasage alternée à 0 ou 180° (ce qui est un système spécifique PAL incompatible avec ses prédécesseurs SECAM et avant lui NTSC, mais n’apporte pas d’amélioration qualitative).
• Toutefois, le SECAM a ensuite évolué en tenant compte des remarques des constructeurs du système PAL : l’alternance des fréquences de sous-porteuses pour les lignes paires et impaires a été rendue optionnelle, permettant l’utilisation d’une fréquence de sous-porteuse unique (en conservant toutefois sa modulation en fréquence et non en amplitude comme en PAL) : c’est l’objet de la variante L' du SECAM par rapport à la variante L initiale. [La phrase précédente est complètement fausse. Il y a toujours deux fréquences de sous-porteuses de chrominance en SECAM, et cela n’a aucun rapport avec les normes L et L' qui concernent l’écart entre la sous-porteuse son et la sous-porteuse image]. L’identification des trames devient alors obligatoire (faute de quoi les lignes <Y,Dr> et <Y,Db> seraient permutées ce qui aurait eu pour effet de permuter le rouge et le bleu). Cette identification pouvant se faire soit en début de trame sur les salves des premières lignes, ou en début de chaque ligne pour en indiquer la nature. L’identification a été l’objet d’incompatibilités, et c’est pourquoi les deux systèmes d’identification ont été employés simultanément, ce qui a « mangé » la bande passante restante et empêché son utilisation pour le son stéréo (apparu bien plus vite en PAL et en NTSC, les deux systèmes n’ayant pas à coexister simultanément).

On pourrait dire toutefois que le PAL a légèrement amélioré la qualité de couleur pour la composante bleue, en ne réduisant pas sa bande passante, comme en SECAM, et simplifié la conception en évitant la double syntonisation sur les deux fréquences de sous-porteuse. Toutefois, en faisant cette opération, si le modèle colorimétrique a été simplifié en <Y,Pr,Pb> avec un traitement égal pour le delta rouge et le delta bleu, le peu qui a été gagné a été perdu par le retour à la modulation d’amplitude comme en NTSC, avec donc une plus forte sensibilité aux perturbations et parasites lors de la transmission, et donc plus d’aberrations chromatiques.

Bref, le SECAM a bien été une invention techniquement meilleure, seulement un peu trop en avance par rapport à l’époque, et pas suffisamment appuyée par les industriels, une volonté politique (déblocage des programmes TV encore trop contrôlés par le gouvernement, et n’a pas dopé assez vite le marché français pour accélérer l’adoption de la couleur qui a été relativement longue en France (de 1967 à 1983) ce qui a considérablement freiné l’achat des récepteurs couleurs en France, malgré la colorisation très précoce d’Antenne 2 en tant que seconde chaîne nationale.

Le SECAM a en fait plus souffert du cadre réglementaire français qui a imposé aux chaînes des émissions avec deux systèmes simultanés d’identification des trames, et trop longtemps aussi du manque de liberté de programmation en France avec une ouverture très tardive à la concurrence (problème encore plus critique en Europe de l’Est, Albanie et Grèce où le SECAM avait aussi été adopté dans des pays encore politiquement non démocratisés, de même qu’en Afrique pour cause d’absence de moyens de production suffisants). De fait, c’est le PAL (et ses variantes) qui a le plus gagné comme norme de production commune en raison de sa plus grande proximité à la fois du NTSC et du SECAM en tant que norme intermédiaire combinant la compatibilité avec le NTSC et en partie la qualité colorimétrique supérieure du SECAM.

Le choix politique d’une partie des normes de télévision en France revient à François Mitterrand (secrétaire d’État) ainsi qu’à Charles de Gaulle. Pour des motifs d’une part strictement de protection des frontières françaises face à la réelle « influence » et concurrence qui existaient déjà alors en radio (anglo-saxonne et pro américaine) durant la Guerre froide, mais aussi pour le rayonnement de la maîtrise technologique française. Le pouvoir a également préconisé l’adoption par les autres pays de cette technologie innovante puisque théoriquement meilleure que ses deux concurrentes (allemande PAL et surtout américaine NTSC). Le Général de Gaulle a alors réussi à convaincre l’URSS et ses alliés ainsi que tous les pays sous influence française (à l’exception notable du Canada francophone) d’adopter le SECAM.

La 2^e chaîne nationale française a pu commencer à émettre en couleurs SECAM dès 1967. En revanche, la première chaîne - devenue TF1 en 1974 - a dû attendre jusqu’en 1980 pour exploiter le SECAM dans l’ensemble du pays. Le réseau d’émetteurs en noir et blanc et « haute définition » 819 lignes n’a pas pu être adapté à la couleurs pour des motifs de coûts industriels et d’occupation du signal modulé. TF1 a donc continué à diffuser en noir et blanc en parallèle au SECAM jusqu’en 1982, soit quelques mois à peine avant l’arrivée de Canal+ (qui a repris au passage, ses fréquences VHF devenues inutiles pour TF1). Entre 2008, et 2010 au plus tard, tous ces émetteurs seront définitivement arrêtés, afin de laisser la place aux stations émettrices terrestres en norme T-DMB.

Le SECAM a été le dernier standard de télévision à être associé à un son stéréophonique. Alors que le NTSC et surtout le PAL ont pu intégrer la stéréo dès les années 1960 (puis les effets Surround à compter du milieu des années 1980), le SECAM a dû attendre l’introduction du procédé audio numérique NICAM à partir de 1994 (son extension à l’ensemble des émetteurs français s’est déroulée jusqu’en 1999). Cela n’est pas dû au codage SECAM proprement dit mais à la norme de modulation française L/L', dernière norme au monde à utiliser la modulation d’amplitude pour transmettre le son, avec modulation positive de l’image.

Le SECAM aurait pu réussir à supplanter le NTSC par exemple en Chine et au Japon, si la France n’avait pas été aussi protectionniste en taxant fortement les téléviseurs asiatiques importés (on se souvient encore en Asie de l’affaire des téléviseurs et magnétoscopes asiatiques bloqués en douane à Poitiers). Empêchés de produire en grand volume des appareils compatibles SECAM, l’Asie a sans problème produit à bas prix des appareils PAL et NTSC, et les équipements de réception PAL ont même réussi leur percée aux États-Unis et au Japon (sauf pour la diffusion hertzienne, devenue assez marginale en raison de sa piètre qualité qui a été moteur de la percée des réseaux câblés dans ces pays, dont les abonnés se sont équipés de matériels bi-standards supportant la modulation PAL des réseaux câblés, dans sa variante M à 525 lignes à 60 Hz, pour pleinement profiter de la couleur améliorée, mais aussi du son stéréophonique bien meilleur en PAL qu’en NTSC, et du télétexte codable aussi dans la bande passante restante).

La tentative de remplacement du SECAM par la norme D2MAC (modulation vidéo par « paquets » associée à un son numérique déjà exploitée par satellite et sur le câble) a été vite abandonnée avec l’émergence de la numérisation vidéo (qui deviendra le MPEG) dès 1993.

Le SECAM qui est exploité uniquement par les émetteurs de télédiffusion terrestre (analogiques), les satellites (Atlantic Bird 3) et l’offre de base des réseaux câblés sera définitivement abandonné le 30 novembre 2011 en France. Il survivra encore probablement quelques années dans les foyers grâce aux magnétoscopes. De fait, les systèmes numériques (SD, ED, et HD) deviendront les standards employés par le plus grand nombre de pays au monde.

Le NTSC sera la première norme couleur à disparaître, tant son utilisation a été abandonnée et critiquée, au profit des réseaux câblés. La conversion totale de la télévision hertzienne de NTSC en PAL n’est plus aujourd’hui d’actualité, car les trois systèmes seront remplacés par la télévision numérique terrestre (DVB-T). Le SECAM doit normalement mourir en même temps que le PAL, toutefois, il est probable que le PAL survivra plus longtemps en raison de sa compatibilité mondiale avec pratiquement tous les équipements vidéos. Il restera parfois la modulation locale pour les autres appareils, et il est probable que celle-ci sera partout en PAL (ou PAL-M aux États-Unis pour sa version 60 Hz), voire aussi de plus en plus en YUV en analogique sans modulation, ou en numérique direct (par une connexion vidéo DVI avec un port son numérique, ou un port HDMI combinant les deux) cette dernière possibilité permettant l’exploitation des protections DRM.

Les détracteurs du SECAM ont tourné en dérision ses initiales, les mettant en rapport avec les difficultés de diffusion de cette norme, en disant que ces cinq lettres sont celles de « Surtout Éviter la Compatibilité Avec le Monde ». Le NTSC donne lieu à une boutade du même genre et où l'acronyme signifie No Twice The Same Color (jamais la même couleur deux fois de suite).

Notes et références

1. ↑ Transmission des images couleurs : Procédés PAL et SECAM

Bibliographie

• Les secrets de l’image vidéo, par Philippe Bellaïche, éditions Eyrolles, juillet 2008, (ISBN 2-2121-2284-5)

Voir aussi

• PAL
• PAL/SECAM
• NTSC
• Antenne radioélectrique
• Qualité de réception en télévision terrestre
• Signal vidéo
• Vidéo composite
• Entrelacement

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