Histoire des techniques de télévision

L'histoire des techniques de télévision concerne les avancées qui se sont succédé depuis les premiers dispositifs d'images mécaniques pour arriver aux diffusions par satellites ou aux programmes reçus via le téléphone portable.

L'histoire de la télévision en tant que média fait l'objet d'un article séparé :

Les précurseurs

L'invention de la télévision ne peut être attribuée à un seul homme ; ce fut un lent travail d'amélioration collective entre chercheurs et bricoleurs de différents pays, dont les premiers concepts remontent aux années 1870-1880. Ce furent les découvertes successives en électricité et électronique qui permirent de réaliser les projets théoriques des premiers chercheurs.

  • 1873, Willoughby Smith met en évidence la photoconductivité du sélénium : propriété qui fait que la conductivité de celui-ci varie en fonction de l'intensité lumineuse qu'il reçoit. Idée qui est travaillée par Adriano de Paiva et Constantin Senlecq.
  • 1880, Maurice Leblanc introduit les grands principes de la télévision moderne : transduction de la lumière en électricité, reconversion du signal électrique en image, écran pour la réception des images, mécanisme de synchronisation entre émetteur et récepteur, balayage systématique d'un objet (qui porte en germe la possibilité de transmettre des images mobiles et non seulement fixes)
  • 1881, un notaire d'Ardres (Pas-de-Calais), Constantin Senlecq émet l'idée qu'on pourrait transmettre une image de télévision en projetant celle-ci sur une surface photo-sensible composée de points de sélénium, matériau photo-électrique ; le résultat de chaque point est transmis séquentiellement à un récepteur synchronisé avec l'émetteur. On a là, le grand principe de l'analyse séquentielle qui est la base de tout système de transmission d'images animées.
  • 1897, Ferdinand Braun fabrique le premier tube cathodique, qui sera le futur support de la télévision analogique : il autorise l'analyse et la production de l'image par le déplacement très rapide d'un point lumineux sur un écran.


La télévision électromécanique

Les premières images fixes

1884, un étudiant allemand de 23 ans, Paul Nipkow, perfectionne l'idée du balayage systématique de l'image. Il étudie un dispositif semblable où la rotation d'un disque perforé décompose l'image en ses différentes éléments. Chacun détermine un flux lumineux qu'une cellule au sélénium retranscrit en signaux électriques. Les signaux sont alors transmis via un circuit électrique et la reconstruction de l'image est faite grâce à un deuxième disque perforé synchronisé avec le premier, à travers duquel passent les signaux lumineux émis par une source de lumière polarisée. Compte tenu de la persistance rétinienne, une image peut être analysée et reconstituée en 1/25 de seconde . Nipkow dépose le brevet de la première télévision électromécanique[1]. Ce système de disque tournant est considéré comme le premier procédé d'analyse et de reproduction de l'image par balayage.

  • 1889, Julius Elster et Hans Geitel inventent la cellule photoélectrique: Elle va supplanter les cellules au sélénium qui réagissent trop lentement aux variations lumineuses et constituent un facteur limitant pour la retranscription d'images mobiles en temps réel.
  • Le , Constantin Perskyi propose le mot télévision dans une publication lue au congrès international d’électricité à l’exposition universelle de Paris, en citant les travaux de Nipkow et d’autres.
  • En 1907, le Français Edouard Belin présente le belinographe qui permet de diffuser à distance et par câble des images. Le procédé qui est l'ancêtre du fax est amélioré en 1922 pour permettre la diffusion radio. Grâce à ce procédé, largement utilisé dès le début du XXe siècle, des photographies en fac-similé sont transmises sur les lignes téléphoniques et télégraphiques notamment pour les journaux.

Ce n’est cependant qu’à partir de 1907 que la technique des tubes amplificateurs fait émerger un procédé viable [2]

  • Le , Le journal parisien L'illustration rapporte la première démonstration de transmission « instantanée » fixe à deux tons faite à Paris par Georges Rignoux et A. Fournier. Ils utilisent un scanner à miroir rotatif et une matrice de 64 cellules [3].
  • En 1911, Boris Rosing et son élève Vladimir Kosma Zworykin créent un système de télévision utilisant un analyseur à miroir tournant, capable de transmettre des images « grossières » sur une ligne vers un tube cathodique. Ces images sont encore fixes, en raison du manque de sensibilité et de rapidité des cellules.
  • À partir de 1913, Charles Francis Jenkins commence à travailler à l'amélioration de la diffusion des signaux par radio.

La télévision animée
  • , John Logie Baird inventeur écossais, réalise la première expérience de transmission d'images : Il montre l’image télévisée d’une silhouette mobile dans une démonstration au magasin Selfridge's à Londres. Il montre en privé la première vraie image mobile de télévision avec échelle de gris, et non plus une silhouette comme en , puis en démonstration publique à son laboratoire de Londres en janvier 1926. Les images n’avaient que 30 lignes de balayage, suffisantes pour reconnaître un visage[4].

En 1927, Baird transmet un signal sur 438 miles entre Londres et Glasgow. En 1928 la société de Baird diffuse le premier signal de télévision transatlantique de Londres à New-York, puis vers un navire. Il démontre également la première télévision en couleur, puis infrarouge et même stéréoscopique, en utilisant des optiques et filtres additionnels. En parallèle, il développe un système d’enregistrement de vidéodisque appelé « phonovision » en 1927. Le système de Baird atteint une résolution de 240 lignes en 1936 à la BBC, avant d’être définitivement supplanté par la télévision électronique à 405 lignes de EMI (Marconi).

Aux États-Unis, Charles Francis Jenkins montre en juin 1925, une transmission de silhouette d’un jouet mobile (un moulin à vent) depuis une station radio jusqu’à son laboratoire de Washington DC. Il utilise un scanner de lentilles tournantes avec 48 lignes[5] et 16 images par seconde. Les premières images en demi-ton sont émises par AT&T's en . Il dépose également un brevet en 1925 pour la « lampe télévision » qui améliore la lumière produite au travers des disques d'analyse ou de reconstitution d'image de type Nipkow.

En Union Soviétique, Léon Theremin développe également un système à miroirs tournants, d’abord de 16 lignes en 1925, puis 32 et 64 avec entrelacement en 1926. Il transmet et projette des images en quasi-temps réel sur un écran carré de 5 pouces[5]. En 1920 il atteint 100 lignes, performance dépassée en 1931 par RCA avec 120 lignes.

Herbert Eugene Ives de Bell Labs réalise une démonstration spectaculaire de télévision en avril 1927, expérimentant sur le terrain un système de télévision à lumière réfléchie, visualisé sur petit et grand écran (respectivement 2 x 2,5 pouces et 24 x 30 pouces) entre Washington et New York par fil, puis radiodiffusé depuis Whippany, New Jersey. Les sujets, incluant Herbert Hoover, sont éclairés par un scanner à faisceau d’une ouverture de 50, à 16 images par seconde.

La télévision électronique

Le développement de la télévision s'accélère avec l’invention des premiers dispositifs de prise de vue à balayage électronique, qui permettent enfin d’atteindre une définition d’image acceptable, plusieurs centaines de lignes et dizaines d’images par seconde.

Le tube cathodique avait déjà été utilisé en récepteur, mais c’est en 1911 que l’ingénieur Alan Archibald Campbell-Swinton décrit le premier en détail comment une image peut être transmise en utilisant un tube cathodique à l’émission comme à la réception. Son discours reporté par le Times reproduit une publication au journal Nature de 1908[6]

À la fin des années 1920, tandis que la télévision électromécanique se développe, deux inventeurs, Philo Farnsworth et Vladimir Zworykin travaillent séparément sur un système de caméra électronique.
En 1923, Vladimir Zworykin, chercheur russe, dépose le brevet de l'iconoscope.
En 1926, La solution décisive d’une prise de vue utilisant l’émission secondaire avec accumulation pendant tout un cycle de balayage, est décrite pour la première fois par le hongrois Kálmán Tihanyi et précisée en 1928.
En septembre 1927, Philo Farnsworth produit la première image avec son tube caméra (une simple ligne droite), dans son laboratoire du « 202 Green Street à San Francisco » . En 1928, Farnsworth possède un système assez développé pour présenter à la presse une image de film animé. En 1929, le système est amélioré, sans aucune pièce mobile. La même année, Farnsworth transmet la première image humaine sur un écran de 3 x3,5 pouces (son épouse Pem, les yeux clos en raison sans doute de la lumière intense).
En 1931,Vladimir Zworykin expérimente également le tube cathodique pour créer des images: Avec l’équipe de RCA il crée la première camera utilisable, appelée Iconoscope. La Société britannique EMI qui procède depuis 1929 à des essais de télédiffusion perçoivent la supériorité du procédé sur celui de Baird et améliorent le système proposé par Zworykin dans l'idée de le proposer à la BBC. Mais Farnsworth considère qu’il y a recouvrement avec son brevet de 1927.
Le 25 aout 1934 Farnsworth fait de son côté la première démonstration publique d’un système complet de télévision au ‘Franklin Institute’ à Philadelphie. D’autres inventeurs ont présenté des composants similaires, ou des images fixes ou issues de film, mais Farnsworth est le premier à combiner le balayage électronique d’une camera et d’un récepteur pour montrer une image en direct animée et avec échelle de gris. Sa caméra exige cependant trop de lumière, et son travail s’arrête.
En 1935, une décision de l’agence américaine des brevets reconnait l’antériorité à Farnsworth contre Zworykin.
Au Royaume-Uni, Isaac Shoenburg reprend l’idée de Zworykin's pour développer le tube “Emitron” de Marconi-EMI's, cœur de la caméra conçue pour la BBC. Avec elle, le un service à 405 lignes démarre depuis les studios de Alexandra Palace, émis par un pylône spécial sur le toit. Transmis initialement en alternance avec le système électromécanique de Baird's, il s'avère très vite supérieur. Ainsi commence le premier service régulier de bonne définition. Ce pylône est toujours utilisé.
En novembre 1939, après perte de son procès, RCA verse 1 million de dollars (équivalent de 13 millions aujourd’hui) pour utiliser le brevet de Farnsworth.

La télévision en couleur

La plupart des chercheurs comprenaient l’importance de la transmission d’images en couleurs, un premier brevet en Russie en 1889 pour un système en couleur à balayage électronique montre que ce désir est ancien.

Guillermo Gonzalez Camarena, fut un ingénieur mexicain et l'inventeur du système de télévision en couleur appelé système trichromatique séquentiel en . Plus tard, dans les années 1960, il crée un système beaucoup plus simple pour générer la couleur. Ce système fut appelé système de bicouleur simplifié. Gonzalez Camarena lança la télévision en couleur au Mexique des années plus tôt que la NTSC.

Les postes de télévision

À l’époque de la télévision électromécanique, des postes de télévision ont été vendus de 1928 à 1934 au Royaume-Uni, aux États-Unis et en Russie. Les premiers postes commercialisés par Baird en 1928 étaient des radios avec l’addition d’un dispositif d’image utilisant un néon derrière un disque de Nipkow, dont les ouvertures en spirales produisaient une image de la taille d’un timbre-poste, doublée par une lentille. Le dispositif était également vendu sans radio. Environ un millier de ces «televisors» furent vendus entre 1930 et 1933.

Le premier téléviseur commercial à tube cathodique a été produit par Telefunken en Allemagne en 1934, puis par d’autres fabricants en Angleterre (1936) et aux États-Unis (1938). Le poste le moins cher avant la seconde guerre mondiale fut fabriqué aux États-Unis en 1938, avec un tube de 8 cm, vendu 125 dollars (équivalent à 863 dollars en 2007), un modèle à écran de 30 cm était vendu 445 dollars.

Environ 19 000 postes de télévision électroniques furent fabriqués en Angleterre, 1 600 en Allemagne, et 7 000 à 8 000 aux États-Unis avant l’arrêt de production en 1942, pour reprendre en 1945.

L’usage de la télévision explosa aux États-Unis après la guerre, avec l’expansion progressive des émetteurs, la baisse des prix due à la production en grande série, le développement des loisirs et des revenus. Aux États-Unis seuls 0,5 % des ménages avaient un téléviseur en 1946, 56 % en avaient un en 1954 et 90 % en 1962. En Angleterre, il y en avait 15 000 en 1947, 1,4 million en 1952 et 15 millions en 1968.

Les standards

Différents pays ont utilisé des standards de télévision différents dès le « noir et blanc » : La France adopta d’abord le système allemand à 441 lignes, puis passa à 819 lignes, ce standard haute définition procurait la meilleure image possible pour l'époque, le double du standard anglais à 405 lignes. Cependant, il demandait des caméras à bande passante quadruple, dont la sensibilité était plus faible, et surtout la bande hertzienne occupée était doublée (12 MHz). La France adopta le standard européen à 625 lignes au moment de l'introduction de la couleur, essentiellement pour permettre la diffusion ultérieure d'un plus grand nombre de chaînes ce que n'aurait pas permis le standard à 819 lignes en raison de la bande passante nécessaire. Le pays développa son propre standard couleur SECAM qui fut d'ailleurs aussi adopté par l'Ex-URSS et l'Afrique du Nord.

Pour la couleur, toute l’Europe passa donc au standard 625 lignes 50HZ à la fin des années 1960 en adoptant le SECAM ou le PAL selon l'influence politique des pays initiateurs des deux standards, alors que l’Amérique du Nord adopta le NTSC à 525 lignes 60 HZ dès 1941.

Évolution des récepteurs après 1950
Un téléviseur après 1950.
Régie mobile de production au début des années 1960.

Les premiers récepteurs en 441 lignes en France en 1950 étaient de type à amplification directe, avec un seul canal en bande VHF basse, qui comportaient une dizaine de tubes Octal ou Rimlok. L'antenne était en forme de H, faite de deux dipôles verticaux couplés.

Après l'adoption du 819 lignes, d'autres canaux et émetteurs furent mis en service dans la bande haute VHF la seconde génération de téléviseurs utilisait le changement de fréquence, monocanal au début puis équipés avec le « rotacteur », sélecteur de canaux muni de barrettes comportant les bobinages d'accord à introduire selon les canaux. La dérive des oscillateurs obligeait à agir sur le réglage fin pour avoir une image correcte. Un récepteur en « noir et blanc » utilisait une quinzaine de tubes électroniques.

L'apparition d'une deuxième chaîne sur la bande UHF en 625 lignes fit ajouter un module tuner UHF d'abord à tubes, puis avec les premiers transistors. Le réglage de la fréquence de réception s'effectuait par un bouton rotatif, le passage de la première à la 2e chaîne par des boutons poussoir. Ces téléviseurs ont pu plus tard capter le 3e chaîne et les suivantes, mais il fallait régler la fréquence de réception à chaque changement de chaîne. Pour y remédier, des téléviseurs avec 6 ou 8 boutons poussoir, chacun préréglé sur une chaîne, ont fait leur apparition. Les télécommandes et le « zapping » étaient encore inimaginables. Des téléviseurs mixtes tubes/transistors ont été commercialisés, les premiers transistors ne permettant pas les fonctions de puissance et haute tension. Une nouvelle antenne de réception était nécessaire pour la réception de la bande UHF, comportant un grand nombre (10 à 20 environ) d'éléments directeurs ce qui lui valut le surnom d'antenne râteau.

L'apparition de la couleur a donné naissance à la première génération de téléviseurs couleur des années 1960, munis du tube cathodique à masque (shadow mask) et à trois canons agencés en delta, les anciens téléviseurs noir en blanc restant compatibles avec les émissions. Le réglage des convergences sur ce type de poste demandait une très grande expertise du dépanneur, avec environ 25 réglages à refaire après chaque intervention ou selon l'emplacement du téléviseur (influence du champ magnétique terrestre). Le dépanneur en télévision était d'abord un changeur de tubes électroniques, car ces téléviseurs en comportaient une trentaine.

En 1968, le tube trinitron de Sony résout ce problème de convergence, mais les tubes Trinitron ne sont commercialisés en France que sur des téléviseurs portables. Les écrans couleur de type PIL (Précision In Line) sont commercialisés par Thomson à partir de 1975 sur des téléviseurs grand écran (56 et 67 cm de diagonale). En moins de deux ans, tous les téléviseurs couleur vendus en France ont été équipés de tubes auto-convergents (du modèle PIL pour les fabricants européens).

Les premiers téléviseurs « tout transistors », sont apparus vers le milieu des années 1970. Ces téléviseurs étaient plus stables et plus fiables grâce à l'introduction progressive des circuits intégrés. Le son était disponible dès la mise sous tension du téléviseur et l'image au bout de quelques secondes (le temps que le canon à électrons du tube cathodique chauffe, grâce à une nouvelle cathode Quickstart), contre 30 secondes à une minute pour un téléviseur dit à lampes.

Les écrans plats cathodiques, les vidéo-projecteurs et la haute définition (à titre expérimental) font leur apparition dans les années 1980 .

Enfin la révolution est en cours pour remplacer les tubes cathodiques par les écrans plasma et LCD apparus vers 2000, et généralisés en 2008. En 2011, on ne trouve plus de téléviseurs, ni de moniteur à tube cathodique dans le commerce. Depuis les années 2010, les écrans plats LCD à LED remplacent petit à petit les premières générations d'écrans plats LCD ayant l'avantage d'être moins gourmands en énergie tout en pouvant offrir une qualité d'image plus lumineuse et bien meilleure allant de la Full HD (1080p) jusqu'à la 4K encore récente.

Le métier de dépanneur de télévision disparaît progressivement depuis l'an 2000, les techniques d'intégration et d'interconnexion ne permettent que de remplacer des modules. La télévision en 3D fait son apparition dans les magasins en 2009[7].

Chronologies

Au Mexique

L'ingénieur Guillermo Gonzalez Camarena invente le système de couleur pour la télévision en 1940.

En Belgique

En France
  •  : création par le gouvernement Poincaré du service de radiodiffusion, rattaché aux PTT.
  •  : première transmission d'une image de trente lignes de Montrouge à Malakoff par René Barthélemy.
  •  : Henri de France fonde la Compagnie générale de télévision (CGT).
  • Décembre 1932 : René Barthélemy réalise un programme expérimental en noir et blanc (définition : 60 lignes) d'une heure par semaine, « Paris Télévision ». Il y a très peu de postes de réception (une centaine) qui sont surtout dans les services publics.
  •  : sous l'impulsion de Georges Mandel, première émission officielle de télévision française (60 lignes) depuis le ministère des PTT, 103, rue de Grenelle à Paris. La comédienne Béatrice Bretty, Jean Toscane et René Barthélemy sont les premiers visionnés de la télévision en France.
  •  : émission à la définition de 180 lignes et un émetteur d'ondes courtes est installé au sommet de la tour Eiffel.
  •  : premières émissions tous les soirs de 20 heures à 20h30. Il y a une centaine de postes chez les particuliers.
  •  : la télévision française est prise en main par les Allemands.
  • vers 15h, la première émission de Fernsehsender Paris est émise depuis la rue Cognac-Jay (ancienne pension de famille). Un autre studio sera aménagé rue de l'Université dans l'ancien « Magic City ». Ces émissions régulières dureront jusqu'au . Les émissions étaient reçues par un millier de récepteurs en 441 lignes, notamment installés dans les hôpitaux et les foyers pour soldats.
  • 1944 : René Barthélemy met au point la définition de la télévision à 819 lignes. Pendant les années d'occupation, Barthélemy a atteint 1 015 et même 1 042 lignes.
  • Reprise des émissions de télévision après la libération de Paris. Les émissions sont diffusées depuis les studios de Cognacq-Jay.
  • 1945 : après réparations à la suite des sabotages opérés par les Allemands, les émissions de télévision reprennent via l'émetteur de la Tour Eiffel.
  •  : premier direct en dehors des studios depuis le théâtre des Champs-Élysées à Paris.
  •  : le standard d'émission est adopté par le décret Mitterrand à 819 lignes, les émissions commencent fin 1949 dans cette définition. La France, la Belgique francophone, le Luxembourg et la principauté de Monaco adoptent ce standard, tandis que les autres pays européens conservent leurs anciennes normes dites basse définition (ne dépassant pas 450 lignes).
  • 1959 : L'Europe se rallie à la nouvelle norme unifiée à 625 lignes.
  •  : inauguration de la deuxième chaîne en noir et blanc (en 625 lignes).
  •  : loi créant l'Office de radiodiffusion télévision française placé sous la tutelle (et non plus l'autorité) du ministère de l'Information.
  •  : passage de la deuxième chaîne en couleur, la France ayant choisi en juin 1967 le SÉCAM IIIB (standard d'encodage de la couleur, inventé par Henri de France).
  •  : début de la publicité sur la première chaîne.
  •  : lancement de la troisième chaîne qui est en couleur dès son démarrage. Comme la première et la deuxième chaine à ses débuts, elle est reçue par une grande partie de la population française.
  •  : loi divisant l'ORTF en sept établissements autonomes : Radio France, TF1, Antenne 2, FR3, Télédiffusion de France (TDF), la SFP (Société française de production et de création audiovisuelles), l'INA (Institut national de l'audiovisuel).
  •  : le programme de TF1 est diffusé en couleur sur FR3 à midi et l’après-midi jusqu’au démarrage des émissions de FR3 à 18 h.
  •  : passage de TF1 en couleur en région parisienne sur des émetteurs spécifiques.
  • En 1983 : fin du passage de TF1 en couleur et arrêt des émetteurs 819 lignes noir et blanc.
  •  : lancement de la chaîne francophone TV5.
  •  : mise en service de la première chaîne privée payante Canal+. Elle utilise les émetteurs VHF libérés à la suite de l'arrêt de TF1 en noir et blanc. De ce fait, la couverture de cette chaine est nationale dès le début.
  •  : lancement de la première chaîne généraliste commerciale française, La Cinq. Dirigée par Silvio Berlusconi, elle émettra jusqu'au soir du .
  • , naissance de la première chaîne musicale hertzienne TV6 qui durera un an.
  •  : création de La Sept (Société d'édition de programmes de télévision).
  •  : privatisation de TF1. L'État vend 50 % au groupe Bouygues pour 3 milliards de francs français (plus de 457 millions d'euros).
  •  : lancement de Métropole Télévision dite M6.
  •  : arrêt de La Cinq, à minuit.
  •  : lancement d'Arte sur le 5e réseau hertzien, la chaîne culturelle franco-allemande.
  •  : création de la TNT (Télévision numérique terrestre).
  •  : lancement officiel de la TNT HD en France. L'offre comprend les 4 chaînes gratuites TF1 HD, France 2 HD, M6 HD et Arte HD
  •  : la publicité est supprimée du service public (France 2, France 3, France 4, France 5, France Ô) entre 20h et 6h du matin.
  •  : Arrêt de la télévision analogique dans le nord cotentin (sauf pour Canal plus).
  •  : Arrêt de la télévision analogique dans le Languedoc-Roussillon et les derniers DOM-TOM qui la recevaient encore[8]. C'est la fin de la télévision analogique.

Notes et références
  1. (en) Sogo Okamura, History of Electron Tubes, Tōkyō, IOS Press, , 233 p. (ISBN 978-90-5199-145-1, LCCN 93080285, lire en ligne)
  2. "Sending Photographs by Telegraph", New York Times, 20 septembre 1907, Sunday Magazine, p. 7.
  3. Henry de Varigny, La vision à distance, L'Illustration, Paris, 11 décembre 1909, p. 451.
  4. Strictly speaking, Baird had not yet achieved moving images on October 2: his scanner worked at only five images per second, below the threshold required to give the illusion of motion, usually defined as at least 12 images per second. By January, he had improved the scan rate to 12.5 images per second.
  5. (en) Albert Glinsky, Theremin : Ether Music and Espionage, Urbana, Illinois, University of Illinois Press, , 403 p. (ISBN 978-0-252-02582-2, LCCN 00008024, lire en ligne) pages 41-45
  6. Albert Abrahamson, Zworykin, Pioneer of Television, p. 16
  7. Marc Cherki, « La télévision en reliefdevient une réalité », Le Figaro,‎ (lire en ligne , consulté le ).
  8. http://www.tousaunumerique.fr/ou-et-quand/

Voir aussi

Articles connexes
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