SSTV

Histoire, principes et fonctionnement

La SSTV

SSTV est l'abréviation de Slow Scan Television (télévision à balayage lent).
Le principe fondamental de la SSTV est de permettre aux radioamateurs la transmission analogique d'images fixes à l'aide d'une bande passante réduite correspondant à celle de la parole et de transmettre ces signaux avec un émetteur-récepteur en utilisant la prise du microphone et celle du haut parleur.
Il existe plusieurs protocoles dont les plus usités sont le Martin et le Scottie.

 

Pour la petite histoire

En 1957 lorsque Copthorne MacDonald, OM radio-amateur depuis 1951 et étudiant à l'école d'ingénieurs de l'université du Kentucky, feuillette le "Bell System Technical Journal" dans la bibliothèque de son école. Il y trouve un article relatif à des expériences de transmission par le biais d'une simple ligne téléphonique. Pour la première fois, Copthorne se rend compte que la transmission d'images n'est pas forcément synonyme d'une très large bande passante ! Une idée germe aussitôt dans son esprit d'OM ingénieux: pourquoi ne pas exploiter ce principe dans une optique radioamateur.

Avec l'aval du directeur de l'école, Copthorne intègre son projet dans le cours de ses études et profite du matériel disponible dans les ateliers. Après une période de 6 mois de conception, le système fonctionne.

Les premiers tests se déroulent sur 11 mètres (la bande CB actuelle).
Copthorne ne possédant qu'un seul équipement SSTV (et pour cause: il n'en existe pas d'autre !), il enregistre des échantillons d'émission sur cassette audio et les retransmet sur l'air, les résultats s'affichant sur un écran à rémanence (nous sommes en 1957 !).
Copthorne présente son projet en 1958 au concours pour étudiants de l'American Institute of Electrical Engineers et remporte le premier prix.
La SSTV apparaît officieusement dans le monde des radioamateurs au travers des éditions d'Août et de Septembre 1958 du magazine QST (revue américaine radioamateur).
C'est seulement en 1968 que la SSTV sera officiellement autorisée sur les bandes HF...

Sample image

SSTV via I.S.S


Quel matériel ?

La SSTV existe depuis plusieurs décennies. Elle a toujours été un peu boudée par les radioamateurs à cause des coûts importants qu'impliquent la transmission d'images et de sa complexité technique rendant difficile une conception fabrication maison...
Avec l'avènement de l'informatique, tout a changé !
Aujourd'hui, pratiquement chaque foyer possède au moins un ordinateur, les radioamateurs furent parmis les premier à l'utiliser.
Bonne nouvelle pour ces derniers : l'ordinateur remplace aujourd'hui à très bon compte les équipements SSTV vidéo complexes et onéreux de l'époque !
Bien que les équipements traditionnels dédiés à la SSTV existent toujours (notamment le Robot 1200C), nous nous limiterons à une approche informatique plus attractive car moins onéreuse.

Le tranceiver

Qu'il s'agisse d'un transceiver (emetteur récepteur) HF, VHF ou UHF, en mode SSB ou FM, cela n'a aucune importance ! La SSTV utilisant une bande passante réduite de l'ordre de 3 kHz, tous les appareils utilisables en phonie peuvent transmettre de la SSTV. Bref, votre tranceiver actuel fera très bien l'affaire. Ne changez rien !


L' interface

Il s'agit du seul élément spécifique à la SSTV qu'il faudra se procurer ou, mieux, construire soi-même. Cette interface joue simplement le rôle d'interprète entre deux unités qui n'ont pas été conçue pour se comprendre, à savoir le transceiver d'une part et l'ordinateur d'autre part. Elle permet de raccorder en toute sécurité une carte son à un transceiver HF ou VHF en réalisant la liaison des commandes PTT et CW par optocoupleur. Les circuits émission et réception sont totalement isolés électriquement par transformateur 1/1 et enfin, la masses est indépendantes.
Elle se décline en différents modèles présentant généralement des caractéristiques similaires. L'interface HAMCOM (une petite interface universelle construite autour d'un ampli opérationnel) est couramment utilisées et donne d'excellents résultats. Vous avez également le choix parmis les produits du commerce : Signalink, la Tiny de Rigexpet, etc...

Sample image

Interface SSTV

Les logiciels

De nombreux logiciels ont vu le jour comme W95SSTV, ChromaPix ou JVCOM32 qui permet en plus la réception d'images satellites et de cartes météo fac-similé. J'utilise maintenant MMSSTV qui est simple d'utilisation et trés performant.
Un fonctionnement sous Windows ou linux sans autre interface qu'une carte son ont eu raison de bien des réticences...

Sample image

je trafique avec MMSSTV

Comment ça marche ?

La SSTV necessite une bande passante réduite de l'ordre de 3 kHz, comme pour la phonie. Bien entendue, l'étroitesse de la bande passante allonge considérablement la durée de transmission (de quelques secondes à plusieurs minutes pour une image selon le protocole de transmission utilisé) et ne garantit pas une qualité d'image irréprochable.
Le mode SSTV cherche dans un premier temps à décomposer l’image sélectionnée pour pouvoir la transmettre au moyen d’un canal de transmission (les ondes radio) et la reconstituer à l’autre extrémité sous sa forme primitive. Étant donné qu’un tel canal ne permet de transmettre qu’un phénomène variant dans le temps, la structure spatiale de l’image doit tout d’abord être convertie en une structure répartie dans le temps et ensuite reconvertie. Cette opération est effectuée par le balayage ligne par ligne de l’image, comme si l’image était découpée en un certain nombre de petites bandes étroites horizontales. La variation de la luminosité au sein d'une ligne est transmise, puis reconstituée de l’autre côté en lignes complètes. Pour ne pas perdre la richesse des détails d’une image, il faut que cette dernière soit décomposée en un nombre de lignes aussi grand que possible et que les transitions de luminosité au sein d'une ligne soient codées de façon la plus fidèle possible. Mais plus cette décomposition est fine, plus grandes seront les exigences auxquelles devra satisfaire le canal de transmission. Ce procédé de décomposition d'image est identique à celui utilisé par la télévision analogique
commerciale.

En général, dans le domaine de la SSTV assistée par ordinateur, le pixel est utilisé comme unité de décomposition : on considère que chaque ligne est composé de points de luminosité donnée.

L'étape suivante consiste à coder les unités de décomposition de l'image de telle sorte qu'elles puissent être émises par le transceiver les unes à la suite des autres.
Le système de codage utilisé est d'une simplicité étonnante : dans le cas du protocole SSTV 8 secondes noir/blanc utilisé lors des débuts de la SSTV en 1958, on fait correspondre à la couleur noire une fréquence de 1500 Hz, à la couleur blanche la fréquence de 2300 Hz, tous les niveaux de gris se partageant les fréquences comprises entre ces deux bornes.
Le système balaye alors l'image pixel après pixel et, au travers de l'interface, envoie au transceiver les fréquences correspondantes les unes après les autres, d'où les sonorités étranges d'une transmission SSTV !
A la réception, le transceiver recueille séquentiellement les différentes fréquences et les transmet à l'ordinateur au travers de l'interface. Chaque fréquence est reconvertie en niveau de gris et est affichée sur l'écran de la station réceptrice.

En plus des pixels, le protocole code également des événements importants, à savoir le début de la transmission de l'image, ainsi que la fin de chacune des lignes balayée.
Dans le mode SSTV 8 secondes noir/blanc étudié, le début de transmission correspond à une fréquence de 1200 Hz transmise pendant exactement 30 ms.
A la réception de ce signal (appelé signal de syncronisation verticale), l'ordinateur de la station réceptrice se prépare à recevoir l'image proprement dite.
Ensuite, à la fin de chaque ligne balayée, le système émetteur envoie un signal de 1200 Hz pendant exactement 5 ms.
A la réception de ce signal (appelé signal de synchronisation horizontale), l'ordinateur de la station réceptrice comprend qu'il est temps de passer à la ligne suivante. Ce principe évite au récepteur de recevoir des images complètement de travers !

Il va sans dire que les protocoles actuels (Robot, Wraase, Martin, Scottie,...) codent plus volontiers les couleurs que les niveaux de gris.
Techniquement, le principe n'est guère plus compliqué: la couleur est transmise par trois balayages successifs, le premier pour le rouge, le second pour le vert et le dernier pour le bleu, selon le principe de composition RGB (Red Green Blue).
Le protocole Robot se différencie quelque peu des autres sur ce point, codant les couleurs selon les principes de luminance et de chrominance (BW), plutôt que selon le système RGB.

Les protocoles

L'échange de données entre plusieurs ordinateurs n'est possible que si toutes les machines respectent des prescriptions et des conventions déterminées. Celles-ci couvrent toute une série de facteurs tels que le code, le système de synchronisation, la vitesse de transmission, la détection d'erreur, etc...
Ces conventions ou règles sont appelées procédures de transmission, ou encore protocoles. Les protocoles de transmission SSTV peuvent raisonnablement être classées en cinq groupes :

- Robot développé avec la gamme d'interfaces SSTV Robot (Californie)
- Wraase développé avec la gamme d'interfaces Wraase (Allemagne)
- Martin développé par l'Anglais Martin Emmerson G3OQD
- Scottie développé par l'Ecossais Eddie Murphy GM3BSC
- AVT développé par Ben Blish-Williams AA7AS (Montana)

Les modes Wraase, Martin et Scottie présentent beaucoup de similitudes quant aux fréquences de codage et de synchronisation. Ils nécessitent par contre des vitesses de transmission différentes.
De manière générale, la qualité de l'image est proportionnelle au temps nécessaire pour la transmission.
Le mode Scottie DX, par exemple, spécialisé dans les transmissions longues distances, demande un temps de transmission très important (4 min 48 sec). Outre un codage des couleurs différents, le protocole Robot utilise une séquence de synchronisation verticale plus longue, contenant 7 bits d'information et un bit de parité.
Ce système permet une identification automatique du format de l'image transmise, ce qui, pour les systèmes qui reconnaissent ce principe de codage, évite une sélection manuelle du protocole.
Les protocoles AVT (Amiga Vidéo Transceiver) sont, pour leur part, radicalement différents. Ils n'utilisent pas de fréquence de synchronisation horizontale mais se basent sur un système d'en-tête digital pour éviter que l'image ne soit reçue avec un décalage.

Les americains apprécient énormément le protocole Scottie S1 (80% des images sont envoyées dans ce mode). Les 20% restants étant répartis entre les protocoles Scottie S2, Martin M1, Robot 36 et 72.
En Europe, 95% du trafic SSTV est effectué à l'aide du protocole Martin M1. Les japonnais préfèrent les protocoles Robot et AVT.

De nouveaux protocoles ont vu le jour récemment, les modes P3, P5, P7 transmettent des images en haute résolution 640 X 480 pixels, quand aux modes HQ1, HQ2 ils transmettent des images en 90 et 112 secondes, avec l'aide d'un filtre numérique qui atténu les effets du QRM, mis au point par l'anglais Martin Emmerson, ces derniers sont disponibles sur des eproms robot 1200c et devraient être implémentés prochainement par l'un ou l'autre des programmes SSTV.
Il est à noter que ces protocoles sont certes fort intéressants pour la qualité d'image qu'ils permettent de transmettre mais en contre partie, il est assez long de transmettre cette image (7mn pour une image en mode P7 par exemple). Cela signifie qu'aux heures d'affluence sur les fréquences principales réservées à la SSTV (exemple : 14,230 Mhz en HF), il faudra éviter ces protocoles qui peuvent être pris par d'autres comme une façon de vous approprier la frequence. Les OMs  que cela va énerver vont envoyer leurs images par dessus et cela va très vite devenir la foire d'empoigne. Si vous tenez à utiliser ces protocoles, je vous invite à le faire sur les fréquences de dégagement (exemple : 14,227 Mhz au lieu de 14,230 Mhz).

Vous trouverez le détail de tous ces protocoles dans le tableau  "Protocoles SSTV".

cq sstv de f4htz CQ SSTV de F4HTZ

Installer MMSSTV

Réception ISS

Les logiciels

Fréquences conseillées
Bandes (m)   
  Fréquences (Khz)
80   3730
40   7040
20   14230
15   21340
10   28700
2   144500
0,70   432500
11  

26770
27500
27700
27730
27800

Protocoles SSTV
(mode couleur - vitesse en secondes - nombre de lignes)
Protocoles
  Coul-Vit-lignes
AVT 24   RGB 24 120
AVT 90   RGB 90 240
AVT 94   RGB 94 200
AVT 188   RGB 188 400
AVT 125   BW 125 40
Martin 1   RGB 114 240
Martin 2   RGB 58 240
Martin 3   RGB 57 120
Martin 4   RGB 29 120
Scottie 1   RGB 110 240
Scottie 2   RGB 71 240
Scottie 3   RGB 55 120
Scottie 4   RGB 36 120
Scottie DX   RGB 269 240
Wraase sc1-24   RGB 24 120
Wraase sc1-48   RGB 48 240
Wraase sc1-96   RGB 96 240
Wraase sc2-30   RGB 30 128
Wraase sc2-60   RGB 60 256
Wraase sc2-120   RGB 180 256
Wraase sc2-180   RGB 58 240
Pasokon TV-P3   RGB 203 480
Pasokon TV-P5   RGB 305 480
Pasokon TV-P7   RGB 406 480
PD90   BW 90 240
PD120   BW 126 480
PD160   BW 161 384
PD180   BW 187 480
PD240   RGB 248 480
Robot 8   Gris 8 120
Robot 12   Gris 12 120
Robot 24   Gris 24 240
Robot 36   Gris 36 240
Robot 12   BW  12 120
Robot 24   BW 24 120
Robot 36   BW 36 240
Robot 72   BW 72 240