La télévision numérique terrestre (TNT) est une évolution technique en matière de télédiffusion, fondée sur la diffusion de signaux de télévision numérique par un réseau de réémetteurs hertziens terrestres. Par rapport à la télévision analogique terrestre à laquelle elle se substitue, la télévision numérique terrestre permet de réduire l'occupation du spectre électromagnétique tout en multipliant le nombre de canaux ou chaînes de télévision disponibles par fréquence, grâce à l'utilisation de modulations et normes adaptées, d'obtenir une meilleure qualité d'image, ainsi que de réduire les coûts d'exploitation pour la diffusion et la retransmission une fois les coûts de mise à niveau amortis.
La télévision numérique terrestre se distingue de la télédiffusion numérique historiquement déployée par satellite et la télédistribution par réseau câblé, pour lesquelles les normes comme le sont adaptées.
thumb|upright=2|Standards de diffusion numérique terrestre par pays (DVB-T, ATSC, ISDB, TDMB)
Selon des pays, l'abandon de la télédiffusion analogique se déroule durant plus de deux décennies. Ainsi, en Europe continentale, la Turquie est le dernier pays à commencer à l'exploiter, durant l'année 2021. En 2022, une quinzaine de pays n'ont toujours pas commencé la transition numérique de leur télédiffusion terrestre nationale ; Bangladesh, Belize, Burundi, Centrafrique, Comores, Dominique, Érythrée, Haïti, Irak, Jamaïque, Liban, Libye, Mauritanie, Nicaragua, République dominicaine et Trinité-et-Tobago.
Contexte historique Au début des années 1990, après l'échec commercial de quelques normes analogiques européennes comme le D2 Mac, le HD Mac ou le PALplus et dans le cadre d'un consortium nord-américain nommé Grand Alliance réunissant certains grands acteurs de l'électronique, les bases d'une normalisation de la vidéo numérique et de la future télévision numérique sont posées. Les formats vidéo numérique déjà normalisés dans le cadre du MPEG dès 1988 permettent d'envisager de nouveaux système de télédiffusion censés remplacer les normes analogiques exploités depuis les années 1950. Pour des motifs de coûts et de rapidité de mise en œuvre, la télévision par satellite dès 1994 commence à exploiter la télédiffusion numérique, dont le lancement commercial devient effectif un an plus tard. Certains réseaux câblés l'introduisent partiellement à partir de 1997. Pour la télédiffusion terrestre, après des émissions expérimentales entre 1998 et 2001, certains pays commencent à l'exploiter au moins localement pour couvrir certaines grandes agglomérations, à partir de 2002. Plusieurs évolutions de la norme se succèdent entre 2005 et la décennie 2020, entrainant parfois l'obligation de remplacer le téléviseur, comme le passage au MPEG-4, à la haute définition ou au DVB-T2. Le choix d'un codec lite vidéo ou audio, du HDR n'est pas une évolution mais une adaptation pour la télévision, l'évolution c'est la modulation 256QAM du DVB-T2 supportant UHD, obligation de remplacer l'ancien téléviseur DVB-T1.
Principes techniques
thumb|transmission TV
Pour la TNT comme pour la télédiffusion analogique, les ondes radio utilisées pour transporter l'image sont modulées et produisent un signal analogique hertzien. Les mêmes bandes de fréquences sont exploitées dans les deux cas. Le type de codage et de modulation sont différents.
Pour la télévision analogique, le signal émis ou fréquence porteuse exploite une modulation analogique, variant proportionnellement au contenu du signal vidéo composite de résolution standard « SD » et de norme 625 lignes pour l'Europe, ou 525 lignes pour l'Amérique du Nord et l'Asie est retransmis conformément à une classification normalisée, symbolisée par une lettre : la Norme de modulation peut comprendre un signal couleur standardisé ainsi que d'autres données ou services associées (audio multicanal ou stéréo analogique ou numérique Nicam, télétexte, Guide de programmes, sous-titres
Pour la norme de télévision numérique terrestre, non seulement les données vidéo sont numériques mais la modulation est également traitée de manière statistique et corrective grâce à différents dispositifs et algorithmes visant à consolider le signal démodulé ou reçu par le téléviseur ou le terminal de réception, comme le système de correction d'erreurs ou FEC. Ainsi pour la norme DVB-T exploitée en Europe, la modulation est de type COFDM alors qu'on applique le QPSK pour le DVB-S (satellite) ou le QAM pour le DVB-C (télédistribution ou réseau câblé). La correction d'erreur dynamique et les corrections statistiques permettent jusqu'à un certain seuil, de reconstituer les données corrompues ou absentes lors d'une réception médiocre ou certaines perturbations locales électro-magnétiques affectant le signal démodulé.
L'avantage de la technologie numérique permet la Compression des fichiers afin de réduire leur taille ou le débit (video data rate), ce qui permet de combiner plusieurs chaînes dans un multiplex numérique ou fréquence. La correction d'erreurs consolide la retransmission numérique. Enfin, d'autres données et une série de services numériques multimédias peuvent être associés dans le multiplex ainsi que des données relatives au contrôle d'accès verrouillant éventuellement certaines chaînes cryptées à péage, notamment.
La modulation COFDM dite « orthogonal frequency-division multiplexing » signifiant littéralement « Multiplexage à division de fréquence orthogonale », un grand nombre de sous-porteuses sont combinées dans le signal émis. Le principe consiste à combiner ou « multiplexer » les données, sur différentes porteuses, en divisant la bande de fréquence allouée. Par exemple, une bande d'environ se divise en espacées chacune de . Chaque porteuse est dite « orthogonale » parce que l'espacement qui la sépare d'une autre est fixe. Ce paramétrage permet à chaque porteuse de ne pas « empiéter » ou déborder de la portion de bande qui lui est allouée, vers les porteuses adjacentes.
La norme DVB-T est tout autant sensible aux bruits parasites ou perturbations électromagnétiques que la TV analogique mais moins sensibles aux effets de propagation ou d'obstacles locaux (échos, réflexions, brouillages…). L'intérêt principal consistant à répartir les données sur différentes permet d'exploiter de façon optimale la bande de fréquence allouée au multiplex, les sous-porteuses exploitant en moyenne un même niveau de puissance à l'émission. Pour un rendement équivalent à l'analogique, les émetteurs exploitant la télédiffusion numérique peuvent fonctionner avec une de puissance jusqu'à dix fois plus faible que les anciens émetteurs, pour une même couverture et dans des conditions de réception conformes aux recommandations.
Dépassé un certain seuil de taux d'erreurs, des macroblocs composant l'image vidéo ne sont plus corrigeables sans perte graphique et si le nombre de perturbations augmente, aucune erreur n'étant corrigible, l'image se fige partiellement ou en totalité. Un phénomène de seuil similaire affecte également l'audio, par une dégradation de la qualité (craquements ou son découpé), interruptions puis rupture totale.
Pour la télédiffusion analogique, les perturbations ou une installation défectueuse peuvent affecter l'image ou faire apparaître plus ou moins progressivement du bruit ou de la « neige » à l'écran, l'image reste visualisable même fortement dégradée. Avec la TNT, soit l'image reste intègre si la qualité du signal reçu respecte le seuil où toutes les erreurs peuvent être corrigées., soit le signal se dégrade, faisant apparaitre des macroblocs et figer en partie ou en totalité l'image (et le son). Si le signal numérique démodulé est trop faible, aucune image ne peut plus être affichée et l'écran devient noir.
Transmission
La télévision numérique est transmise sur ondes radio à travers l'espace terrestre conformément à une norme numérique et une modulation spécifiques, différentes de la télévision analogique.
La télévision numérique terrestre utilise les bandes de fréquences allouées à la télévision analogique (bande III en VHF, bandes et en UHF).
Selon les pays, les normes adoptées sont DVB-T (notamment en Europe), ISDB (en Amérique du Sud) ou ATSC (en Amérique du Nord).
Le volume total de données dévolu à la vidéo, à l'audio et aux services associés pouvant être retransmis est directement affecté par les caractéristiques, le profil, les paramètres et la capacité du canal et la méthode de modulation du multiplex. La méthode de modulation en DVB-T est la COFDM avec soit une modulation d'amplitude en quadrature à 64 ou 16 états. En principe, un canal 64QAM est capable de transmettre un débit supérieur, mais est alors plus sensible aux interférences. Les constellations à 16 et 64 états peuvent être combinées dans un même multiplex, fournissant un risque de dégradation contrôlable pour les flux de programmes les plus volumineux. Cette modulation hiérarchique permet pour chacun des programmes, de qualifier et déterminer les limites d'exploitation à respecter.
Le standard ATSC utilise une modulation , dont les caractéristiques sont similaires à la modulation en bande latérale utilisée pour la télévision analogique. Cette formule protège significativement de certaines interférences mais contrairement au DVB-T, certaines distorsions peuvent survenir et cette norme ne permet pas d'exploiter un réseau à fréquence unique ou isofréquence pour chaque multiplex, par exemple dans toute une région voire tout un pays, possibilité qui n'est pas autorisée aux États-Unis.
Les différentes normes de télédiffusion numérique de terre exploitent le flux de transport MPEG ; ils se distinguent principalement par la façon dont les services connexes comme l'audio multicanal, les sous-titres et guides de programmes… sont encodés.
Historiquement, les codecs vidéo exploités sont le H.262/MPEG-2 Part 2 et plus récent et plus performant, le H.264/MPEG-4 AVC. Le format H.264 AVC permet notamment à trois services de télévision haute définition d'être transportés sur un canal DVB-T à 24 Mbit/s. Avec l'introduction de la norme DVB-T2 et de certaines émissions en très haute définition, l'algorithme à codage H.265 HEVC permet d'améliorer encore les performances de compression et d'assurer une retransmission d'images de qualité supérieure, en termes de définition à l'écran.
Avantages et inconvénients
Avantages
La qualité de l'image en réception numérique est significativement meilleure qu'en réception analogique, en raison de l'élimination des interférences ou parasites visibles; le niveau de bruit vidéo et d'autres effets, tels que les images fantômes. Dans des conditions normales, il est théoriquement plus simple d'obtenir une qualité d'image optimale en réception numérique qu'une qualité d'image optimale en analogique.
Sous réserve de respecter un seuil minimum, les altérations du signal numérique sont moins perceptibles à l'écran avec un signal démodulé plus faible.
La Haute Définition voire l'Ultra Haute Définition peuvent être proposées par certaines chaînes de télévision en fonction des offres nationales, régionales ou locales.
L'installation d'antenne existante pour la réception analogique (aérien, composants passifs ou actifs et ligne de télédistribution) sont généralement compatibles.
Au lieu d'une seule chaîne par fréquence, un seul multiplex numérique peut théoriquement retransmettre sur une seule fréquence, jusqu'à plusieurs dizaines de chaînes, en fonction de leur nature, de leur résolution, de leur codage et du taux de compression appliqué. Cet avantage permet ainsi, la libération de certaines portions du spectre hertzien (dividende numérique) pour d'autres usages comme les télécommunications, y compris mobiles.
Une série de services interactifs peuvent être fournis comme l'HbbTV ou « Bouton rouge » avec ou sans voie de retour.