Live Japon: dans les labos de la NHK

24 mai 2008 à 11h37
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Voici comme chaque semaine un reportage réalisé par notre correspondante permanente au Japon, Karyn, qui, tour à tour, repère pour Clubic les innovations techniques nippones et décrypte les usages singuliers que font les Japonais des nouvelles technologies. Dépaysement garanti.

Imaginez l'annonce suivante sur le site internet des chaînes de TV publiques françaises : "France Télévisions vous invite dans ses bâtiments pour découvrir ses innovations techniques". Fiction, n'est-ce pas? Mais remplacez "France Télévisions" par son quasi-équivalent nippon, NHK, et cette phrase reflète une réalité.
En effet, cette semaine, comme chaque année, le groupe audiovisuel public japonais NHK, fer de lance mondial des progrès technologiques de la diffusion TV et radio, accueille le grand public dans son vaste centre de recherches tokyoïte pour faire découvrir en avant-première aux contribuables nippons les travaux de ses quelque 240 chercheurs payés sur les fonds issus de la redevance.

Vedette de ces journées portes-ouvertes 2008 : la télévision en ultra-haute-définition. "A peine la TV en couleur était-elle dans les foyers que nous menions déjà des investigations sur la haute-définition", rappelle le directeur du centre de recherches de la NHK, Kenkichi Tanioka."Aujourd'hui, la haute-définition (HD) étant devenue une réalité au Japon, nous travaillons pour que la TV du futur, la Super Hi-vision (aussi appelée TV en ultra-haute-définition, Ultra-HDTV), entre dans les salons", poursuit-il.

La NHK planche en fait depuis plusieurs années sur toute la chaîne de traitement d'un signal de TV « Super Hi-vision » dont les images sont constituées chacune de 33 millions de points (ou pixels), contre seulement 2 millions en actuelle haute-définition. Le son associé est pour sa part restitué sur 22 canaux audio. Outre les prototypes de caméras et projecteurs Super Hi-vision déjà montrés les années précédentes, la NHK a dévoilé cette fois les derniers composants et technologies qui permettent de perfectionner pas à pas le dispositif. Ainsi en est-il d'un prototype de capteur tri-CCD (type CMOS) doté d'une résolution de 33 millions de pixels pour chaque couleur vidéo primaire (rouge, vert, bleu). Du jamais vu. Toutefois, ce modèle de capteur à prisme est très encombrant, ce qui a parallèlement poussé une équipe de la chaîne à réfléchir à un autre mode de séparation des couleurs, grâce à des filtres organiques superposés sur une seule plaque en sortie d'objectif. Le résultat de cette innovation inspirée de technologies employées dans d'autres domaines de l'imagerie est encourageant, mais il y a encore des années de travail. C'est toutefois sans doute le prix à payer pour alléger les caméras Super Hi-vision et concevoir des modèles d'épaule.
Pour que le public évalue mieux ce que sera la TV d'après-demain, la NKH tourne chaque année de nouvelles séquences bluffantes. Au programme de l'édition 2008 des scènes de paysages, de la faune, de la flore et des coutumes de l'île septentrionale de Hokkaido. On s'y croirait.

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Comme il n'existe pas encore d'écran de télévision capable de reproduire les 33 millions de pixels d'un signal Super Hi-vision, la NHK montre ses prouesses techniques dans une salle spéciale au sein de son centre de recherches, espace expérimental équipé d'un projecteur, co-développé avec Victor Company of Japan (JVC), et tapissé d'un écran géant. Une autre installation permet de simuler un "home-cinéma Super Hi-vision" avec 22 haut-parleurs. Pour atteindre les 33 millions de pixels de l'image, les chercheurs ont combiné quatre prototypes d'écrans de TV « 4K » à même de restituer chacun un quart de l'image totale, soit plus de huit millions de pixels par dalle, ce qui est déjà quatre fois plus que les actuels téléviseurs en haute-définition.

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La plupart des travaux sont menés avec des firmes d'électronique nippones, et une petite partie des recherches (sur la compression et la transmission par satellite) sont réalisées en collaboration avec des ingénieurs des groupes audiovisuels publics britannique BBC et italien RAI. La NHK avait entamé en février 2007 des discussions avec ces entités européennes de la télévision pour travailler ensemble, mais elles n'avaient pas à l'époque déterminé la nature des recherches. C'est désormais chose faite: la NHK et la BBC ont ainsi pondu une famille de technologies de compression des images en "ultra haute-définition", baptisée Dirac, qui, selon un ingénieur britannique, effectue une compression spatio-temporelle en prenant en compte un très grand nombre d'images successives, ce qui réduit les données à véhiculer et minimise les artefacts. La NHK et la BBC vont aussi concevoir des systèmes adaptés de studio virtuel (plateau de TV artificiel créé avec des images de synthèse).

Le groupe nippon et la RAI s'intéressent de leur côté à la transmission par satellite de signaux Ultra-HDTV dans la bande des 21 Gigahertz (GHz). Si jusqu'à présent, les développements, bien avancés, de la "super Hi-vision" se sont essentiellement déroulés dans les laboratoires de la NHK au Japon, en coopération avec des industriels nippons, la NHK veut à présent leur donner une dimension internationale avec des acteurs de poids pour garantir un avenir à ce format. "En nous associant avec des partenaires européens, nous voulons prendre la tête des travaux de recherche et développement pour internationaliser, standardiser et accélérer la diffusion de ces technologies de pointe", souligne-t-elle.

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Par ailleurs, la NHK a aussi dans ses tiroirs un prototype de récepteur de programmes diffusés par voie hertzienne en haute-définition numérique capable de capter les signaux de façon stable même à bord d'un train filant à 300 km/h. Les chercheurs de ce géant nippon (qui comprend aussi plusieurs stations de radio et un orchestre) excellent également sur le plan sonore. Ses labos ont ainsi créé un haut-parleur ultra-fin, épais comme une feuille de papier, flexible, en élastomère, et un micro unidirectionnel dont la bande passante va de quelques hertz à 100 kHz. De plus, les équipes de recherches ne font pas que développer des techniques, elles se penchent aussi sur des études plus larges. Exemple: l'évaluation des effets psychologiques d'un son multi-canal, notion particulièrement importante dans le cas de la Super Hi-vision où l'ambiance sonore omnidirectionnelle, envahissante, est recréée par 22 enceintes.

Outre la Super Hi-vison et les évolutions de la HD, l'institution audiovisuelle se concentre également sur de très nombreuses autres technologies, toutes données à voir dans ses labos. Parmi ces dernières, plusieurs relèvent de motivations d'ordre social. Service public oblige. La NHK a ainsi par exemple conçu un prototype de caméra capable de montrer des personnes masquées par un rideau de fumée, en captant non pas les variations de lumière, mais les ondes invisibles. Cette caméra agit un peu comme un sonar. Des ondes à très hautes fréquences (bande des 60 gigahertz) sont émises dans la direction de la scène à capturer. Une antenne de réception, située près de celle ayant servi à l'émission, capte en retour les ondes réfléchies par les individus situés de l'autre côté de l'obstacle visuel (fumée, rideau). En fonction des directions de ces ondes, le système est capable de reconstituer, de façon encore approximative, la silhouette du corps qui les a renvoyées, et ce par répétition de cette opération réflexive, en balayant la scène pourtant masquée par de la fumée.

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L'objectif des chercheurs est d'aboutir à un système qui restitue les images en temps réel, autrement dit de réduire les temps d'analyse. Un tel dispositif pourrait permettre de filmer lors des incendies consécutifs à un tremblement de terre, ou au moment d'une éruption volcanique. Les différents canaux radio et TV de la NHK constituent en effet pour l'Etat un moyen d'information essentiel de la population chaque fois que survient une catastrophe naturelle (séisme, tsunami, typhon). Les stations de radio et chaînes de TV NHK interrompent par exemple immédiatement leurs programmes pour donner les détails et suivre en continu l'évolution de la situation. Le groupe dispose de moyens perfectionnés pour diffuser le plus tôt possible un maximum de données. La NHK gère notamment un réseau national de caméras autonomes qui se déclenchent systématiquement à la moindre secousse tellurique et adressent leurs images automatiquement au centre tokyoïte du groupe.

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Dans la même veine la NHK expose cette année lors de ses journées portes-ouvertes une horloge numérique qui s'illumine et avertit vocalement son propriétaire avant un tremblement de terre potentiellement dévastateur. Cet appareil a été conçu avec le fabricant d'instruments de mesure et montres nippon Citizen. Ce réveil, muni d'une antenne, reçoit automatiquement un signal spécial diffusé par les chaînes de la NHK quand une alerte anticipée est déclenchée dans une zone donnée. En cas de séisme prévu, le pourtour de cette horloge numérique se met à clignoter en différentes couleurs. Le large écran monochrome à cristaux liquides (LCD), où sont habituellement affichées l'heure et la date, enchaîne alors différentes informations (niveau d'amplitude des tremblements attendus, compte à rebours), le tout accompagné d'un message vocal. Pour activer ce réveil à distance, la NHK génère un signal spécial en exploitant des données fournies par l'Agence météorologique japonaise, laquelle a développé un dispositif de détection des secousses telluriques avant qu'elles ne soient ressenties à la surface. Grâce à ce système unique, les Japonais peuvent dans certains cas être prévenus quelques secondes avant d'être secoués par un violent séisme, non seulement via les TV et radios mais aussi par l'entremise de prestataires de services qui installent des équipements dédiés dans différents sites (magasins, immeubles, gares) pour relayer les alertes. Ces alarmes, initialement réservées à des entreprises et sites sensibles, sont envoyées au grand-public depuis octobre 2007, mais uniquement en cas de risque de secousses majeures, afin de ne pas affoler trop souvent la population dans un pays où les petits tremblements de terre se produisent quotidiennement.

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Ce réveil n'est encore qu'un prototype, mais vu son état d'avancement, il ne devrait pas tarder à apparaître dans les rayons déjà bien garnis de pendules en tous genres des hypermarchés de l'électronique. Les Japonais sont obsédés par l'heure et la ponctualité. Dans une veine voisine, les chercheurs de la NHK continuent de peaufiner un système d'allumage automatique des téléphones portables lorsqu'une alerte au séisme est envoyée. Toujours dans le registre de la « contribution à la société », les équipes de la NHK ont également imaginé pour les non-voyants une sorte d'ardoise tactile qui affiche en relief l'équivalent des infographies présentées à la télévision, par exemple les cartes de prévisions météorologiques.

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La NHK veut aussi jouer un rôle dans la protection des oeuvres et des droits d'auteurs. Dans ce but, elle a conçu un système de marquage des films et autres programmes visuels pour repérer les contenus illégalement distribués sur internet après avoir été capturés en salle ou à la TV par un pirate armé d'un camescope numérique. Le dispositif, développé avec le groupe de technologies japonais Mitsubishi Electric, permet d'intégrer dans les images, diffusées à la télévision ou projetées en salle, un signal d'identification électronique très détaillé et tenace, mais invisible par l'oeil humain. Si un individu mal intentionné s'amuse, pour copier une oeuvre, à filmer avec un camescope l'écran de son téléviseur ou celui de la salle de cinéma, ce marquage est inscrit à son insu sur le support d'enregistrement de sa caméra.

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Si par la suite l'oeuvre illégalement copiée est convertie en fichiers et proposée sur internet, le dispositif permet de la débusquer grâce au marquage fantôme et à un robot logiciel qui balaye automatiquement le réseau à la recherche des signaux d'identification. "Même si seulement une partie des images est mise en ligne ou si la version diffusée sur la toile a été réalisée après une série de copies analogiques ou numériques sur DVD ou cassettes, le marquage résiste et peut être repéré", affirment la NHK et Mitsubishi Electric. Par ailleurs, dans le cas d'un piratage d'un film en salle, cet outil permet aussi de retrouver le lieu où le forfait a été commis de même que la séance concernée. Le marquage spécifique intégrant ces données est en effet inséré au moment de la projection (à condition qu'elle soit effectuée en numérique), au lieu d'être couché directement sur le support contenant le film. Qu'on se le tienne pour dit.

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Ce n'est pas tout. Il y a encore bien d'autres choses à voir dans les antres des "Geo-trouve-tout" de la NHK. Pour être presque complet, il faudrait aussi parler des écrans souples, des systèmes de sous-titrage en temps réel utilisables lors des émissions en direct, des services de vidéo à la demande et de location de programmes transmis à très haut débit en quelques minutes par satellite pour un stockage local et un visionnage en différé. Il faudrait aussi évoquer les services interactifs, les prémices de la télévision en relief et les systèmes d'incrustation d'images par réflexion de rayons infrarouges destinés à remplacer les fonds bleus « chroma key ». Il faudrait encore décrire les couplages de caméras permettant de tourner autour d'une même scène pour la voir successivement sous tous les angles. On reviendra sur tout ou partie de cela une prochaine fois.

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Signalons pour finir que le grand public japonais se montre particulièrement réceptif à ces initiatives de vulgarisation. Chaque année, en quatre jours, environ 20.000 personnes se rendent à ces journées portes-ouvertes, lesquelles font aussi l'objet d'une émission spéciale multi-diffusée sur la chaîne hertzienne nationale éducative du groupe.
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