L'entrelacement (en l'anglais Interlaced), ou balayage entrelacé, est une technique destinée à réduire l'impression de scintillement sur un écran à faible fréquence de balayage (50–60 Hz).
L'intérêt de cette méthode est d'éviter un effet de papillonnement de l'image. En effet, lorsque le faisceau électronique balaie l'écran (voir Tube cathodique), les luminophores s'éclairent, puis l'intensité de la lumière décroît. Donc, au moment où le bas de l'image est formé (pleine luminosité), l'intensité du haut de l'image a légèrement baissé. Or, la fréquence de rafraîchissement de la télévision analogique est de 50 Hz (PAL et Secam) ou de 60 Hz (NTSC), en raison de la fréquence du courant domestique (50 Hz en Europe, 60 Hz aux États-Unis)[1] ; à cette fréquence, on peut voir une variation de contraste malgré la persistance rétinienne. Il faut savoir qu'au début de la télévision, les luminophores, s'éteignaient rapidement, le bas de l'image s'allumaient alors que le haut de l'image s'eteignaient déjà, l'entrelacement palliait ce problème mais en introduisant un autre : le décalage temporel entre les trames paires et impaires. La technologie des luminophores a évolué, prolongeant la durée de leur illuminations et les téléviseurs 100Hz sont entretemps apparus (ils affichent chaque image 2 fois pour réduire l'effet de scintillement) mais les standards de transmissions pal, ntsc et secam ne pouvant être modifiés sans rompre le principe de retro-compatibilité (un téléviseur noir et blanc de 1955 est capable de décoder le signal couleur d'un émetteur de 1990) on décida de conserver ce mode d'acquisition et de transmission.
Si maintenant on effectue un balayage entrelacé, alors on balaie l'écran une ligne sur deux, et la variation de contraste a lieu entre deux ligne voisines et non plus entre le haut et le bas de l'écran. Les lignes étant très petites et resserrées, cela ne se voit pas, et l'on a un meilleur confort visuel.
Chaque trame transmise correspond donc à la moitié des lignes d'une image : la première trame a les lignes impaires de la première image, le seconde trame a les lignes paires de la deuxième image… Pour une fréquence de 50 Hz, on a une demie-image par balayage soit 25 images par seconde ; pour une fréquence de 60 Hz, on a 30 images par seconde[2].
Il faut faire ici la distinction entre la diffusion d'un enregistrement sur pellicule (télécinéma) et la prise de vue vidéo :
On présente souvent l'entrelacement comme une manière de réduire le taux de transmission des données. Ceci est erroné : le taux de transmission dépend du nombre d'images par seconde multiplié par la résolution, et pas du caractère entrelacé ou progressif. La confusion provient peut-être du problème technologique qu'a résolu l'entrelacement : au cinéma, pour éviter le scintillement, on projette plusieurs fois la même image : trois fois à l'époque du cinéma muet à 16 images par secondes, 2 fois en 24 i/s (voir Projection cinématographique), ce qui donne une fréquence d'affichage de 48 Hz. Avec la télévision, il aurait fallu pouvoir stocker une trame pour l'afficher deux fois, ce qui n'était pas possible avec la technologie de l'époque. L'entrelacement permit donc de ne pas avoir à stocker l'image mais de l'afficher au fur et à mesure de sa transmission.
C'est en fait la diminution de la résolution de l'image à chaque trame — celle-ci est divisée par deux — qui permet de réduire le taux de transmission.
Typiquement, une image est décomposée en deux trames consécutives, une trame paire et une trame impaire. Une trame est une image de demi résolution verticale composée de 287,5 lignes[4]. Une trame contient une ligne sur deux de l'image.
Il n'y a pas de lien direct entre l'entrelacement et les normes PAL, SECAM, NTSC. En effet, ces dernières concernent le codage de la couleur.
Les seize premières lignes ne sont pas vues par le téléspectateur car elles servent au signaux de service et aux paliers de suppression de trame. La vidéo " utile " commence en général à la ligne 17 de la trame impaire, la première affichée.
La trame impaire est affichée; elle se termine par une demi-ligne servant à faire revenir le faisceau en haut de l'image, cette demi-ligne se dit aussi retour trame. La trame paire est ensuite affichée, ou plutôt entrelacée avec la trame impaire. La trame impaire puis la trame paire entrelacée (ou décalée en position sur le tube cathodique de l'épaisseur d'une ligne) s'affichent les unes après les autres; c'est la persistance rétinienne qui fait l'effet de voir une image.
Dans le cas d'un tube cathodique, on a un faisceau d'électrons qui balaie l'écran. La déviation du faisceau se fait par un champ magnétique créé par des bobines. On applique trois signaux électriques :
Considérons les systèmes à 625 lignes et 50 Hz. Une trame de 20 millisecondes (0,02 secondes, 1/50e de seconde) correspond au balayage vertical et au retour du spot. On applique donc un signal triangulaire : le signal augmente durant 18,4 ms (balayage vers le bas, 92 % de la période), puis retourne à 0 en 1,6 ms (retour en haut, 8 % de la période). Une trame correspond à 312,5 lignes balayées (une trame commence ou se termine par une demie ligne) ; on a 287,5 lignes réellement affichées, le retour du spot équivaut à 25 lignes.
Durant ces 20 ms, le spot fait donc 312 allers-retour. Pour ce balayage horizontal, on applique donc un signal triangulaire de période 64 microsecondes (0,064 ms, 1/50/312 seconde) : le signal croît durant 57 µs (89 % de la période), puis revient à 0 en 7 µs (11 % de la période).
Le signal vidéo comprend donc :
Comme le balayage vertical est continu, on voit qu'une ligne est en diagonale (le spot continue à descendre tandis qu'il progresse vers la droite), avec une légère pente. Le spot progresse en zig-zag.
La fréquence d'affichage des images est de 25 par seconde (1/25 sec par image); celle des trames est donc double, 50 trames par seconde (1/50 sec par trame). En Amérique et au Japon, l'entrelacement est à une fréquence de 30 images/seconde. Il y a un lien entre ces fréquences et la fréquence du réseau électrique: en Europe, nous disposons du 50 Hertz, contrairement au 60 Hertz des pays pré-cités. Le réseau est utilisé à des fins de synchronisation.
La fréquence de rafraîchissement d'un écran d'ordinateur moderne est supérieure à 50 Hz . L'effet de scintillation est dimunué, certains peuvent donc travailler dans un mode différent des téléviseurs : une trame contient toutes les lignes et non pas une ligne sur deux, ce mode s'appelle " progressif ". C'est notamment le cas des écrans plats, puisqu'il n'y a plus de balayage par un faisceau électronique.
Si l'on applique le signal électrique entrelacé sans modification, alors chaque trame est considérée comme une image complète (le film est considéré à 50 images par secondes au lieu de 25) et non pas comme une demie image. En conséquence, un signal entrelacé n'apparaît pas net sur un écran d'ordinateur :
Lors de séquences rapides, des bandes (on parle de " peigne ") apparaissent. Ce phénomène est réduit lors des séquences lentes, car les trames paires (faisant partie de l'image suivante) sont très proches des trames impaires (faisant partie de l'image en cours). Pour avoir un rendu correct, il faut désentrelacer le flux.
Avec un téléviseur à 25 ou 30 Hz, le problème ne se pose pas puisque la ligne adjacente à la ligne en cours d'affichage est déjà quasiment effacée.