Entrelacement

Mais qu'est-ce qui se trame ici ?

Juillet 2006

Auteur : adesir

• Entrelacé et progressif
• L'origine
• Entrelacer et désentrelacer
• Le futur
• Réactions

Exemple d'image vidéo entrelacée.	On distingue bien les deux trames (il n'y a qu'une jambe qui passe).

1. Entrelacé et progressif

Vous savez probablement que les vidéos numériques sont cadencées à 25 images par seconde (dans les pays respectant les normes PAL/SECAM; pour les pays relevant du NTSC, c'est environ 30). Mais en fait ce sont 50 trames par secondes qui sont enregistrées par les caméscopes DV, montées par les logiciels, encodées sur les DVD vidéo et diffusées pour la télévision. Car, pour des raisons que nous allons évoquer, en vidéo grand public, une image vidéo est constituée de deux trames. C'est la combinaison de ces deux trames que l'on appelle l'entrelacement. En mode entrelacé, chaque trame contient la moitié des lignes constituant une image vidéo, en alternance.

Lorsqu'il n'y a qu'une trame qui contient toutes les lignes d'une image, celle-ci est dite progressive.

L'entrelacement n'est visuellement gênant que sur écran progressif. Il ne se voit pas sur un écran entrelacé (télévision à tube cathodique) ou si l'image est désentrelacée à la volée (télévision à écran LCD, vidéo-projecteur).

2. L'origine

Mais pourquoi donc doit-on entrelacer les trames ? Pour une raison purement technique qui date des débuts de la télévision à tube. Les tubes cathodiques dessinent l'image grâce au balayage d'un faisceau d'électron sur une surface phosphorescente. Mais si le faisceau balaye ligne par ligne (575 sur une télé PAL/SECAM), l'image s'efface en haut lorsque le bas est dessiné. Le choix a été fait de balayer une ligne sur deux, de remonter le faisceau puis de balayer les lignes manquantes dans un second temps. C'est comme cela qu'est né l'entrelacement, qui apportait de plus de la fluidité dans les mouvements rapides.

Heureusement, à l'époque de l'informatique, ces problèmes ont été résolus et les moniteurs sont capables d'afficher les images bien plus vite (notamment parce que l'ordinateur est capable d'envoyer bien plus d'informations vers l'écran que le réseau de diffusion TV). Elles sont donc affichées en mode progressif. Les écrans LCD ne sont d'ailleurs ni progressifs ni entrelacés, puisqu'il n'y a pas de balayage. Mais, comme en projection cinéma, nous parlerons de mode progressif pour simplifier.

3. Entrelacer et désentrelacer

C'est d'ailleurs un paradoxe : pour afficher un film sur votre nouvel écran plat, les images "progressives" du cinéma ont été entrelacées pour respecter la norme DVD PAL ou NTSC puis désentrelacées par l'écran ou le lecteur DVD pour pouvoir s'afficher sans cet effet de "peigne" sur l'écran progressif ! Inutile de vous dire que ces traitements d'image engendrent une certaine perte.

Et oui, à un moment, il faut entrelacer l'image qui ne l'est jamais à l'origine. Pour les caméscopes, c'est assez facile : ils captent 50 images par seconde, en isolent les bonnes lignes et entrelacent donc "à la source" (enfin ce n'est pas si simple, cela nécessite l'application de filtres, nous y reviendrons). L'image issue des caméscopes DV est donc entrelacée. Mais certains caméscopes amateurs savent maintenant capter en progressif : 25 images captées par seconde sont découpées en deux trames pour respecter la norme DV*.

* DV-PAL = 720 x 576 en 50i, DV-NTSC = 720 x 480 en 60i

Lorsqu'on regarde ces images entrelacées sur un moniteur informatique (progressif), les traces de l'entrelacement peuvent apparaître, surtout lors des mouvement horizontaux. Pour ne pas être gêné par ce phénomène, la vidéo doit être désentrelacée. En fonction des applications, un réglage permet de régler le désentralecement.

Préférences de lecture de la vidéo dans iMovie 6

Ne pas se fier à l'ordinateur pour juger de la qualité de l'image ! Nous verrons un peu plus loin que le désentrelacement (et le problème des pixels non carrés) ne permet pas de voir l'image dans sa pleine qualité sur l'écran de l'ordinateur de montage. Pour bien visualiser l'image pendant le montage, il faut s'équiper d'un moniteur de contrôle externe. Sinon, seule une visualisation sur une télé donnera le résultat final.

On remarquera que les applications d'édition de vidéos encodées en MPEG ont souvent des difficultés avec l'entrelacement. En effet, ces applications doivent décoder le MPEG2 et désentrelacer. Cela fait parfois beaucoup. A noter que les lecteurs de DVD s'en sortent très bien : c'est leur boulot !

Image d'origine issue d'un clip DV.	Image désentrelacée par MPEG Streamclip.

Le désentrelacement n'est pas une tâche facile, si l'on souhaite minimiser la perte de qualité.

Quelques méthodes classiques :

• la plus simple, c'est de doubler chaque ligne. Facile, rapide, mais très mauvaise : la résolution verticale est divisé par deux ! C'est comme ça que fonctionne certaines applications pour le réglage le plus simple (qualité standard dans iMovie, basse dans MPEG Streamclip),
• celle du filtre spatial : on calcule les lignes manquantes de chaque trame à partir des lignes voisines de la même trame. Elle est adaptée aux images en mouvement,
• celle du filtre spatio temporel : en plus, on tient compte des trames voisines. Elle est adaptée au images fixes,
• celles avec compensation de mouvement qui sont dynamiques : elle détectent à chaque trame ou chaque pixel la méthode la plus appropriée. Elle est implementée par Squared 5 dans MPEG Streamclip (voir http://forum.mac-video.fr/articles/MPEGStreamclip/Guide.html#Desentrelacer_la_vid%E9o),
• et d'autres telles que le filtre compensé...

Tout ça pour bien comprendre que les désentrelacement, aussi sophistiqué soit-il, est en général mauvais pour la qualité de l'image. On n'y aura donc recours que si c'est indispensable (affichage informatique, vidéo-projection, etc) mais on s'abstiendra si la vidéo doit être diffusée sur une télévision à tube. Le désentrelacement, ce n'est pas simple, mais nous disposons d'outils spécialisés :

L'entrelacement, lui, pose un autre problème, qui se rencontre lors de l'insertion d'images fixes ou de vidéos progressives* dans un montage vidéo DV (entrelacé, donc) qui sera destiné à être graver sur un DVD. C'est l'aliasing qui se traduit par deux phénomènes :

• l'effet stroboscopique
• le scintillement

Pour éviter ces phénomènes que nous avons tous constatés sur une télévision, il faut appliquer un filtre passe-bas (anti-flicker) à régler selon la nature des images (celles dont les lignes font 1 pixel de haut sont naturellement sujettes à scintillement ou stroboscopie), avec une dégradation au passage. Les caméscopes utilisent cette technique pour éviter le scintillement des images vidéos, limitant ainsi la résolution réelle des images.

* Un panoramique ou un effet Ken Burns lents (décalage d'environ une ligne par trame) sont particulièrement sujets à ce phénomène.

4. Le futur

Les diffuseurs modernes (téléviseurs à écrans plats, vidéo-projecteurs, rétroprojecteurs) n'ont plus besoin d'entrelacement pour afficher de belles images. La vidéo entrelacée va donc disparaître doucement, avec les écrans à tube. Mais cela va prendre de nombreuses années. La TVHD est bien dans cette tendance : le HD1 (1080i) se diffuse encore en entrelacé (1920 x 1080 en 50i), alors que le HD2 (720p) se diffuse en progressif (1280 x 720 en 25p). On commence à voir du matériel HD qui accepte le 1080p (1920 x 1080 en 25p voir 50p), pour réconcilier fluidité (notamment au ralenti) et qualité. Vivement que l'entrelacement soit banni de la vidéo !

Dernière mise à jour le 22 novembre 2006.