HD-MAC ou HD MAC est une norme de transmission analogique de télévision à Haute définition adoptée sur décision de la Commission européenne en 1986.
Il fait partie de la famille des normes MAC (Multiplex of Analog Components). Le projet Eureka 95 constitue une première tentative de la CEE en vue de déployer la télévision à Haute définition (TVHD) en Europe. Mélange complexe de signaux vidéo analogiques, multiplexés avec un signal numérique véhiculant le son et des données d'assistance au décodage (DATV). Il exploite 25 images par seconde au format 16/9, chacune procurant lignes, dont réellement visibles à l'écran. Le balayage est entrelacé, générant une fréquence de trame de , comme pour le format 625 lignes analogique conventionnel. Le signal est généré au moyen d'un encodeur D2-MAC amélioré.
Convention de notation
La notation de l'UER définit la norme :
largeur x hauteur [type de balayage : i ou p] / nombre de trame ou d'images complètes par seconde
Le format 1280x720p/50 diffuse à chaque seconde 50 images de 1280 pixels de large sur 720 de haut, en balayage progressif. Les lignes sont transmises dans l'ordre chronologique : 1, 2, 3, 4...
Le format des émissions européennes en définition standard est 720x576i/25, soit 25 images par seconde de 720 pixels de large sur 576 de hauteur, en balayage entrelacé : les lignes impaires 1, 3, 5... sont regroupées dans la trame impaire transmise en premier, puis celle-ci est suivie de la trame paire avec les lignes 2, 4, 6... Il y a donc deux trames pour chaque image, soit une fréquence de trame de 25 x 2 = .
Un récepteur HD-MAC produit un signal au format 1152i/25 (lignes visibles) soit le double de la définition standard et contenant théoriquement quatre fois plus d'informations. Les traitements numériques du codeur exploitent une image en 1440x1152i/25.
HD-MAC peut être décodé mais en SDTV par des récepteurs D2-MAC. Dans ce mode, la définition affichable se réduit à la définition standard de 576 lignes (pouvant accuser certains artefacts). Pour extraire la pleine définition du signal, un décodeur HD-MAC spécifique est requis.
Tribulations de la norme
En , les travaux sur la norme HD-MAC sont officiellement lancés. Il s'agit de contrer la proposition japonaise, soutenue par les Américains et qui doit alors conduire à faire du système conçu par la NHK, la norme mondiale. Cette initiative vise à préserver la compétitivité de l'industrie européenne mais également à produire une norme compatible avec la fréquence de trame de , utilisée par la majorité des pays du monde et l'Europe plus particulièrement. Le de la proposition japonaise engendre des inquiétudes aux Américains eux-mêmes, car leur infrastructure en définition standard, basée sur le NTSC M, repose sur une fréquence réelle de ou . Cette différence apparemment mineure est susceptible de provoquer des difficultés non négligeables.
Au mois de , les Japonais réalisent la première retransmission des jeux olympiques de Séoul, en haute définition, au moyen de leur procédé Hi-Vision ; la NHK produisant des programmes à ce format depuis 1982. Simultanément, durant ce même mois de septembre, l’Europe présente pour la première fois une alternative crédible, sous la forme d’une chaîne complète de transmission HD-MAC, à l'IBC 88 à Brighton . Cette présentation comprend les premiers prototypes de caméras à balayage progressif (Thomson/LER)High Definition Television; the Creation, Development and Implementation of HDTV Technology, Philip J. Cianci.
À l'occasion des Jeux olympiques d'hiver de 1992 et des Jeux olympiques d'été de 1992, des démonstrations publiques de diffusion en HD-MAC sont organisées. Soixante récepteurs HD-MAC pour les jeux d'Albertville et 700 pour les jeux de Barcelone sont installés dans les « Eurosites » afin de démontrer les possibilités de la normehttp://www.ebu.ch/fr/technical/trev/trev_253-production_fr.pdf Production de programmes en TVHD, L'évolution de la TVHD 1250/50, 3. Les Jeux Olympiques. Un vidéoprojecteur tritube HD 1152 lignes est exploité pour afficher une image de plusieurs mètres de large. On trouve également quelques téléviseurs cathodiques HD 16/9 Thomson Space system. Le projet exploite aussi des rétroprojecteurs. De plus, quelque possesseurs de récepteurs D2-MAC dont des abonnés Canal+ disposant d'un décodeur Decsat sont en mesure de suivre la retransmission, en définition standard. On estime que personnes en Europe suivent cette démonstration de TVHD européenne. Ce projet est financé par la CEE. Le signal, après conversion en PAL, est exploité par des diffuseurs allemands tels que SWR, BR et 3Sat.
Le spectre disponible en UHF étant limité, HD-MAC n'est exploitable de facto que par les opérateurs du câble et de satellites moins restreints en bande passante. Toutefois, la norme n'obtient aucun véritable succès parmi les opérateurs. La haute définition analogique ne remplace pas les émissions conventionnelles aux formats 625 lignes, rendant les récepteurs HD-MAC peu attractifs pour le grand public.
La norme MAC est imposée à tous les opérateurs satellite de forte puissance à partir de 1986. Cependant, le lancement de satellites de moyenne puissance par SES S.A et l'exploitation quasi systématique du PAL leur permet de contourner le HD-MAC, réduisant ainsi sensiblement leurs coûts de diffusion. HD-MAC (la variante haute définition du MAC) demeure malgré tout un format exploité pour certaines liaisons intercontinentales par satellite.
La norme HD-MAC est abandonné en 1993 par l'Union européenne et l'UER visant à lui préférer la norme DVB (Digital Video Broadcasting), capable de transmettre aussi bien la définition standard que la haute définition.
Un article au sujet de l'IFA 1993 donne une vision de l'état du projet au moment où il vit ses derniers mois. À noter la mention d'"une compilation spéciale de la BBC encodée en HD-MAC et reproduite à partir d'un magnétoscope D1".
Détails techniques
Transmission
Les émissions analogiques PAL/SÉCAM en définition standard occupent 6-, 7- (VHF), ou (UHF). Le 819 lignes français (système E) disposait de canaux de en VHF. Dans le cas du HD-MAC, le canal de transmission doit garantir une bande passante d'au moins en bande de baseETSI specification of the D2-HDMAC/Packet system (ETS 300 352), section 4.1. La norme évoque la possibilité de faire passer le signal dans des canaux à , mais dans ce cas, les données d'assistance ne peuvent plus être décodées correctement et on ne peut en tirer qu'une image en définition standard, au moyen d'un récepteur D2-MAC. Pour conserver toutes ses qualités au signal, il faut donc tabler sur un espacement standard des canaux de sur un réseau câblé. Pour la transmission par satellite, du fait de l'élargissement du spectre provoqué par la modulation de fréquence, la capacité d'un transpondeur complet devait être utilisée, soit 27 à de largeur de bandeETSI specification of the D2-HDMAC/Packet system (ETS 300 352), section 10.3. À noter que la situation est similaire en définition standard : un transpondeur ne peut héberger qu'une seule chaîne analogique. Le passage en HD ne constitue donc pas un handicap particulier dans ce contexte.
La réduction de bande passante
L'opération était effectuée en partant d'une source vidéo analogique (même lorsqu'elle provenait d'un magnétoscope numérique, elle était reconvertie en analogique par ce dernier avant d'être injectée dans l'encodeurhttp://downloads.bbc.co.uk/rd/pubs/reports/1989-13.pdf Quadriga, Specifications of the digital HDTV recorder). La fréquence de trame attendue était de . Le signal pouvait être sous forme entrelacée, à 25 images par seconde (noté 1250/50/2 dans la spécification), ou en balayage progressif, avec 50 images complètes par seconde (1250/50/1). C'est la version entrelacée qui était utilisée en pratique. Dans tous les cas, le nombre de lignes visibles était de 1152, soit le double de ce qui se faisait en définition standard. Le nombre de lignes total pour chaque image, en incluant celles qui ne pouvaient être affichées, se montait à 1250. Ceci correspondait à une durée de ligne de 32 µs. Selon la recommandation ITU pour les paramètres standards de la haute définitionhttp://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.709-5-200204-I!!PDF-E.pdf ITU-R BT.709-5, la durée de la partie active de la ligne était de 26,67 µs (ces chiffres sont également cités dans la documentation de la caméra LDK 9000 http://peerimaging.com/publications/SMPTE_LDK9000_1994.pdf LDK 9000 CCD camera).
Dans un contexte moderne où les pixels carrés sont privilégiés, cela aurait dû amener à une définition de . Ce n'était cependant pas considéré comme une nécessité à l'époque, et la spécification se contente d'indiquer une fréquence d’échantillonnage de , pour un signal d'entrée entrelacé (et en progressif) On aboutit ainsi à 72 x 26,67 = 1920 pixels horizontaux. On se ramenait ensuite à 1440 par une conversion effectuée dans le domaine échantillonné. Ceci correspond à une opération de suréchantillonnage permettant de préserver toute la bande passante théorique de la définition finale, en dépit des imperfections des filtres passe bas analogiques nécessaires dans toute chaîne échantillonnée. En réalité, le signal d'entrée provenait souvent de sources pour lesquelles, pour des raisons économiques, une fréquence de avait été utilisée au cours des traitements précédents, et la définition était donc en pratique inférieure (un échantillonnage à permet de traiter un signal ayant des composantes jusqu'à , ce qui permettrait de séparer 1440 points sur une ligne de 26,67 µs, mais le filtre analogique chargé de couper à ne pouvait avoir une pente infinie, et commençait donc à atténuer le signal bien avant cette valeur).
Quel que soit son contenu réél en informations, le signal d'entrée était ramené à une grille de , entrelacée à 25 images par secondeETSI specification of the D2-HDMAC/Packet system (ETS 300 352), section 5.2.1, comme point de départ pour effectuer les opérations de réduction.
Pour accroître la définition horizontale, dans la norme D2-MAC, il suffit d'augmenter la bande passante. C'était facile à réaliser dans la mesure où, contrairement au PAL, le son n'est pas transmis sur une sous-porteuse séparée, mais multiplexé avec l'image. Malheureusement, il était plus complexe d'augmenter la définition verticale, car la fréquence de ligne devait être maintenue à 15,625 Hz pour rester compatible avec le D2-MAC. Ceci laissait trois possibilités : 50 images par seconde avec 288 lignes pour les scènes en mouvement rapide (mode 20 ms) 25 images par seconde avec 576 lignes pour les scènes en mouvement modéré (mode 40 ms) 12,5 images per seconde avec la totalité des lignes pour les mouvements lents (mode 80 ms)
Le choix à l'encodage se faisait non pas pour l'image entière, mais individuellement, sur chacun des petits blocs de 16x16 pixels qui la composaient. On insérait ensuite dans le flux numérique DATV intégré au multiplex MAC les informations permettant de contrôler la méthode de reconstruction que le décodeur devrait utiliser.
L’encodeur pouvait travailler en mode opératoire « Caméra », dans lequel les trois modes de codage étaient exploités, mais également en mode opératoire « film », qui ne recourait pas au mode de codage 20 ms.
Le mode 20 ms offre une définition temporelle améliorée, mais le mode 80 ms est le seul à offrir une haute définition spatiale, au sens où on l'entend habituellement. Il tire parti de sa cadence réduite de 12,5 i/s pour répartir le contenu de l'image HD sur 2 images SD, soient 4 trames de 20 ms = 80 ms, ce qui justifie son appellation.