Histoire des techniques de télévision

L'invention de la télévision est attribuée à un certain nombre de concepteurs ; conformément à un lent travail de conception, de développement et d'améliorations entre inventeurs, chercheurs et techniciens amateurs de différents pays, dont les premiers concepts remontent aux années 1870-1880. Les découvertes successives de l'électricité et de l'électronique appliquée permettent de réaliser les prototypes de ces pionniers.

Depuis l'Antiquité et le Moyen Âge, la littérature évoque également un système de transmission d'images à distance, considéré comme magique ou mystérieux. Des auteurs français du XIX^e siècle comme Jules Verne et son « phonotéléphote » ou Albert Robida, présentent des solutions futuristes qui s'apparentent à la télévision comme celle du Téléphonoscope.

En 1873, Willoughby Smith met en évidence la photoconductivité du sélénium. La conductivité de ce matériau varie en fonction de l'intensité lumineuse qu'il reçoit. Ce principe est repris par Adriano de Paiva et Constantin Senlecq. Au cours de l'année 1880, l'ingénieur Maurice Leblanc introduit les grands principes de la télévision moderne : transduction de la lumière en signal électrique, reconversion du signal électrique pour afficher une image fixe, récepteur pour l'affichage des images, mécanisme de synchronisation entre émetteur et récepteur, balayage systématique d'un objet s'apparentant à la caméra qui porte en germe, la possibilité de retransmettre des images mobiles. En 1881, Constantin Senlecq, notaire d'Ardres (Pas-de-Calais), émet l'idée d'une image projetée sur une surface photo-sensible composée de points de sélénium, matériau photo-électrique ; chaque point est affiché séquentiellement à un récepteur, synchronisé avec l'émetteur. Ce principe de l'analyse séquentielle représente la base de tout système de transmission d'images animées. L'année 1897 marque a création du premier tube cathodique, futur écran de télévision et informatique, fabriqué par Ferdinand Braun. Il permet l'analyse et la production de l'image, par le déplacement très rapide d'un point lumineux sur un écran, technique désignée par le terme « balayage ».

Le 25 août 1900 à l’exposition universelle de Paris, l'ingénieur Constantin Perski propose le mot « télévision » dans une publication lue au congrès international d’électricité, en citant les travaux de Nipkow et d’autres inventeurs.

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

Si le tube cathodique est déjà exploité pour l'affichage de certains appareils, en 1911, l’ingénieur Alan Archibald Campbell-Swinton décrit le premier en détail comment une image peut être retransmise et affichée 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 Zvorykin travaillent chacun de leur côté, sur un système de caméra électronique.

En 1923, Vladimir Zvorykin, chercheur russe, dépose le brevet de l'iconoscope.

En 1926, la solution du balayage entrelacé 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 dispose d'un système assez développé pour présenter à la presse une image de film animé. En 1929, le système électronique est amélioré, en supprimant toute pièce mobile ou mécanique. La même année, Farnsworth affiche la première image humaine sur un écran de 3 × 3,5 pouces (7,5 × 9 cm) : le visage de son épouse Pem, les yeux clos en raison sans doute de la lumière trop intense.

En 1931,Vladimir Zvorykin expérimente également le tube cathodique pour créer des images. Avec l’équipe de RCA il conçoit et réalise la première caméra appelée Iconoscope. La Société britannique EMI qui procède depuis 1929 à des essais de télédiffusion perçoit la supériorité du procédé sur celui de Baird et choisit d'améliorer le système proposé par Zworykin, pour le proposer à la BBC. Farnsworth considère toutefois qu’il y a recouvrement avec son brevet de 1927. Le 25 aout 1934 Farnsworth réalise sa première démonstration publique d’un système complet de télévision au ‘Franklin Institute’ à Philadelphie.

D’autres inventeurs présentent à la même période des composants similaires, ou des images fixes ou issues de film, mais Farnsworth est le premier à combiner le balayage électronique d’une caméra et d’un récepteur, pour afficher en direct, une image animée 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 l'organisme public anglais, le 2 novembre 1936, il démarre un service à 405 lignes depuis les studios de Alexandra Palace, retransmis par un pylône spécial installé sur le toit du bâtiment. Transmis initialement en alternance avec le système électromécanique de Baird's, il démontre rapidement sa supériorité. Le premier service régulier de télévision à définition standard débute alors. Ce pylône est toujours utilisé au XXI^e siècle.

En novembre 1939, après avoir perdu son procès, RCA doit verser 1 million de dollars (équivalent de 13 millions de l'année 2010) pour exploiter le brevet Farnsworth.

Dès les années 1930, dans les laboratoire et chez les ingénieurs des principales nations industrialisées, une course s'engage pour concevoir et faire adopter par leur pays, la norme de télévision électronique encore en noir et blanc, dont l'une des caractéristiques essentielles est la définition ligne. Entre 1930 et la fin des années 1940, on passe de quelques dizaines de lignes de définition, à la haute définition, proche d'un millier de lignes[7].

Le premier brevet déposé en Russie en 1889 pour un système en couleur à balayage électronique démontre que le souhait de reproduire des images de télévision colorées est ancien.

L'ingénieur mexicain Guillermo Gonzalez Camarena invente le système de télévision en couleur appelé « système trichromatique séquentiel » en août 1940. Dans les années 1960, il crée un système beaucoup plus simple pour générer la couleur. Ce système est appelé « système de bicouleur simplifié ». Gonzalez Camarena lance la télévision en couleur au Mexique, plusieurs années avant le standard américain NTSC.

À l’époque de la télévision électromécanique, des récepteurs de télévision ou téléviseurs sont commercialisés de 1928 à 1934 principalement au Royaume-Uni, aux États-Unis et en Russie. Les premiers téléviseurs commercialisés par Baird en 1928 sont des postes de radios avec addition d’un dispositif d’image utilisant un néon, placé derrière un disque de type Nipkow, dont les ouvertures en spirale produisent une image de la taille d’un timbre-poste, optiquement doublée par une lentille. Le dispositif est également commercialisé sans la réception radio. Environ un millier de ces « televisors » sont vendus entre 1930 et 1933.

Le premier téléviseur commercial à tube cathodique est produit par Telefunken en Allemagne en 1934 puis par d’autres fabricants en Angleterre (1936) et aux États-Unis (1938). Le récepteur le moins coûteux avant la seconde guerre mondiale est fabriqué aux États-Unis en 1938, avec un tube de 8 cm; vendu 125 dollars (équivalent à 863 dollars en 2007); le modèle à grand écran de 30 cm coûte alors 445 dollars. Ces tarifs bien plus élevés que le salaire moyen de l'époque les réservent à un public fortuné.

Environ 19 000 récepteurs de télévision électroniques sont 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, après la deuxième guerre mondiale.

L’usage de la télévision explose aux États-Unis après guerre, avec la multiplication progressive des chaînes et émetteurs locaux, la baisse des prix due à la production industrielle en grande série, le développement des loisirs et la croissance des revenus. Aux États-Unis, seuls 0,5 % des ménages possèdent un téléviseur en 1946 puis 56 % en ont un en 1954 et jusqu'à 90 %, en 1962. En Angleterre, on compte 15 000 unités en 1947 puis 1,4 million en 1952 et 15 millions en 1968.

Carte mondiale de répartition par pays, du format de télévision et vidéo analogique, caractérisé par la définition et la fréquence du courant électrique local. Répartition en vigueur à partir de 1985. À ne pas confondre avec la norme de télédiffusion ou avec le standard couleur NTSC, PAL ou SÉCAM. Voir Fréquences des canaux de télévision

Carte mondiale de répartition par pays, des normes de télédiffusion analogique terrestre, symbolisées par une lettre. À ne pas confondre avec le standard couleur NTSC, PAL ou SÉCAM. Voir Fréquences des canaux de télévision

Chaque pays exploite une standards de télévision pouvant être différente de ses voisins étrangers, dès l'époque de la télévision en « noir et blanc ». La France adopte sa propre norme en 1938 à définition 455 lignes puis le système allemand à 441 lignes durant la deuxième guerre mondiale avant d'exploiter le 819 lignes, norme à haute définition procurant la meilleure image possible pour l'époque, soit le double du format anglais à 405 lignes. Cependant, ce format exige des caméras à bande passante quadruple, dont la sensibilité est plus faible et surtout nécessite une bande hertzienne doublée, soit (12 MHz) pour la vidéo. En 1963, la France adopte en complément, le format européen à 625 lignes, cinq ans avant 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 développe son propre standard couleur SÉCAM également adopté par les pays de l'Est, l'URSS; l'Outremer, plusieurs pays d'Afrique du Nord et de l'Ouest ainsi que certains pays d'Amérique du Sud.

La télévision italienne publique va longtemps hésiter entre Sécam et PAL. Pour ses productions de 1964 jusqu'en 1977, la RAI exploite principalement le 625 lignes noir et blanc.

Principalement pour introduire la couleur, toute l’Europe exploite la norme à 625 lignes 50HZ, durant les années 1960, en adoptant soit le standard couleur SÉCAM, soit le PAL et parfois les deux formats, selon l'influence politique des pays initiateurs des deux standards. L’Amérique du Nord puis une partie de l'Asie adoptent la norme à 525 lignes à 60 HZ, à partir des années 1940 puis la couleur NTSC à partir du milieu des années 1950.

Régie mobile de production au début des années 1960.

Les premiers téléviseurs à 441 lignes en France durant les années 1940 sont de type à amplification directe, avec un seul canal en bande VHF basse, lesquels comportent une dizaine de tubes d'amplification de marque Octal ou Rimlok. L'antenne se présente en forme de H, constituée de deux dipôles verticaux couplés.

Un téléviseur après 1950.

Grâce à l'adoption du 819 lignes en 1949, d'autres canaux et émetteurs sont mis en service dans la bande haute VHF. La troisième génération de ces téléviseurs exploitent le changement de fréquence, de type monocanal au début, puis équipés avec le « rotacteur »; il s'apparente à un sélecteur de canal doté de différentes barrettes optionnelles comportant les bobinages d'accord à introduire selon le ou les canaux à capter localement. La dérive de ces oscillateurs oblige à agir sur le « réglage fin » de la fréquence principale, pour obtenir une image et un son corrects. Un téléviseur « noir et blanc » comprend à cette période, une quinzaine de tubes électroniques.

L'apparition de la deuxième chaîne nationale française à 625 lignes sur la bande UHF oblige non seulement à ajouter un module tuner UHF aux téléviseurs anciens qui en sont dépourvus mais également un dispositif électronique supplémentaire pour modifier le balayage de l'écran initialement dévolu à la définition 819 lignes pour qu'il affiche correctement le nouveau format à 625 lignes. Ces modules additionnels exploitent des tubes jusqu'au début des années 1960 puis se dotent des premiers transistors. Pour l'UHF à 625 lignes, le réglage de la fréquence de réception s'effectue par un bouton rotatif et le passage de la première à la 2^e chaîne nécessite d'activer un bouton poussoir. L'apparition des chaînes privées périphériques régionales comme Télé Luxembourg ou Télé Monte-Carlo nécessite aussi d'ajouter des canaux en complément des chaînes nationales publiques. À partir de 1973, ces téléviseurs noir et blanc anciens ont pu bénéficier de la 3^e chaîne et des suivantes; mais il est souvent indispensable d'en ajuster la fréquence de réception à chaque changement de chaîne, sachant qu'aucune télécommande à infrarouge n'existe à cette époque pour ces téléviseurs anciens. Pour remédier à cette limite, des téléviseurs équipés de 6 à 10 boutons poussoir, chacun préréglé sur un canal spécifique VHF-UHF, font leur apparition au début des années 1960. Certains téléviseurs à technologie mixte tubes + transistors sont commercialisés mais les premiers transistors n'offrent pas les fonctions de puissance et de haute tension. Une antenne de réception complémentaire est nécessaire pour la réception de la bande UHF, comportant un grand nombre d'éléments directeurs - d'une dizaine à une vingtaine - ce qui lui vaut le surnom d'antenne râteau. Il est également nécessaire de prévoir un couplage des deux aériens en tête du mât et son pendant, le découpleur VHF-UHF pour servir séparément, les deux prises d'entrée d'antenne du téléviseur : VHF et UHF.

L'apparition de la couleur donne naissance à la première génération de téléviseurs couleur des années 1960, équipés du tube cathodique à masque dits shadow mask et à trois canons RVB Rouge Vert Bleu, agencés « en delta » mais les anciens téléviseurs noir en blanc restent compatibles avec les émissions diffusées en couleur.

Le réglage de la symétrie et surtout des convergences sur ce type de téléviseur exige une réelle expertise de l'installateur ou du dépanneur, avec environ 25 réglages à réajuster après chaque intervention ou en fonction de l'emplacement du téléviseur (influence du champ magnétique terrestre, proximité de flux magnétique, enceinte ou haut-parleur, moteur, fortes variations de température...). Les premières séries de téléviseurs couleur comptent environ une trentaine de lampes. Il faut attendre le début des années 1970 pour que les transistors commencent à dominer dans ce type de téléviseurs.

En 1960, l'industriel français Thomson et son partenaire américain RCA déposent le brevet d'un tube cathodique couleur exploitant un agencement des faisceaux en ligne en non plus en delta qu'ils nomment par l'acronyme PIL pour Precision in Line (précision en ligne) [25]. Mais la fabrication de ce type de tubes cathodique est complexe et va nécessiter plus de dix années de développements industriels.

Toujours en France à la même période, le concurrent direct de Thomson, la Compagnie française de télévision (CFT) dépose les brevets d'un autre type d'écran cathodique couleur en ligne, exploitant notamment des fils pour séparer les flux optiques RVB[26]. Le japonais Sony rachète ces brevets en 1968 et commercialise ses premiers tubes, sous le label Trinitron. Au début des années 1970, les téléviseurs couleur Sony exploitent le tube Trinitron de taille réduite, le plus souvent pour des appareils dits transportables.

À partir de 1975, Thomson parvient à lancer la fabrication puis la commercialisation de grandes tailles d'écrans couleurs jusqu'à 67 cm de diagonale, avec la technologie PIL ou « Précision In Line », dite à tube couleur auto-convergent, c'est-à-dire que leur réglages sont extrêmement simplifiés et leur stabilité est considérablement supérieure aux premières séries de téléviseurs à faisceau « delta ». Cette technologie domine alors très largement le marché européen et nord-américain.

Le tube PIL exploite le concept des trois canons à électron en ligne conçu par la Compagnie française de télévision repris par Sony pour son Trinitron en améliorant la conception du masque et de l'écran, par le décalage des luminophores; la définition et l'homogénéité des couleurs sont significativement améliorées, le masque n'est plus constitué de fils mais de perforations rectangulaires verticales, décalées en fonction de chaque triplet de luminophores RVB.

Les premiers téléviseurs intégralement transistorisés apparaissent en 1967 notamment sous la marque française Pizon Bros, pour des récepteurs portatifs, labellisés « Portacolor ». La technologie transistorisée devient plus stable et généralement plus fiable, grâce à l'introduction progressive des circuits intégrés. Le son apparaît 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 se réchauffe, grâce à une nouvelle cathode de type Quickstart, contre 30 secondes à une minute, pour un téléviseur dit à lampes.

Les écrans plats cathodiques à coins dits "carrés", les écrans plasma, les vidéo-projecteurs et la haute définition en couleur font leur apparition dans les années 1980.

À partir des années 2000, les tubes cathodiques sont progressivement remplacés par les LCD. Au début de la décennie 2010 en Europe et en Amérique du Nord, les écrans ou téléviseurs à tube cathodique ne sont plus commercialisés dans ces territoires. Au cours de la décennie 2010, la technologie d'écrans plats LCD à LED est perfectionnée, notamment pour la consommation électrique et l'optimisation de l'image plus lumineuse, plus fidèle et plus détaillée, allant de 720p à la Full HD 1080p et à partir des années 2020, jusqu'à la définition 4K.

Le métier d'installateur / dépanneur de télévision disparaît progressivement au début du XXI^e siècle, notamment du fait que le coût de la main d'œuvre est souvent supérieure au simple remplacement de modules ou des cartes-mères des téléviseurs voire leur échange standard. La télévision en 3D stéréoscopique fait son apparition à la fin de la décennie 2000, en Europe et en Amérique du Nord[27].

Chronologie des innovations relatives à la télévision.

• Raymond Marcillac, Chronique de la télévision, Paris, Editions Chronique, 1998 (ISBN 978-2905969767).
• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « history of television » (voir la liste des auteurs).

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