Filtre électronique pour cassettes vidéo

Il nous arrive souvent de regarder des cassettes vidéo mal enregistrées, pleines d’interférences avec des images mal définies et peu nettes.
Pour améliorer la qualité de l’image il ne sert à rien d’amplifier le signal à la sortie du magnétoscope. Tout serait alors amplifié, les défauts compris. Il faut, au contraire, un dispositif permettant de remettre en ordre la synchronisation et le burst, en retraitant séparément la partie purement vidéo. Le montage que nous vous proposons dans ces pages est destiné à accomplir cette tâche.


Combien de fois vous est-il arrivé de voir des cassettes mal enregistrées, avec des variations de luminosité, des couleurs délavées ou des rayures horizontales très gênantes ?
Bien souvent, le problème se manifeste sur des cassettes vidéo enregistrées par des amateurs qui utilisent deux magnétoscopes.
Tout comme pour les cassettes audio, une dégradation du signal apparaît lors du passage d’un appareil à l’autre. Par fois, et c’est encore plus désagréable, des cassettes originales du commerce, achetées et payées au prix fort ont le même défaut. Cela provient tout simplement du système de protection contre la copie qui détériore le signal en rajoutant des parasites, au seul prétexte d’empêcher la duplication.
Avec certains magnétoscopes de haute qualité, ces parasites sont amplifiés au point de gêner franchement la vision de l’enregistrement. La solution élémentaire et immédiate pour améliorer les choses, tout en garantissant une qualité acceptable, pourrait être de raccorder un amplificateur à large bande à la sortie du système de lecture. Cet amplificateur devrait être capable de relever le niveau du signal pour compenser l’atténuation due à la médiocrité du support, si la cassette est trop bas de gamme.
Toutefois, ceci n’est pas toujours suffisant.
Bien souvent, au contraire, le résultat est tout autre que celui attendu. Un signal vidéo peut être amplifié uniquement si ses signaux de synchronisation, de burst ou d’entrelacement sont nets. Sinon, avec l’habituel ampli à gain variable, on augmente également le niveau de bruit et, au lieu de s’améliorer, on s’aperçoit que le signal se détériore sensiblement
La solution idéale consiste à raccorder, sur la sortie du magnétoscope, un appareil capable de séparer les signaux de synchronisation et de contrôle du signal vidéo, de les débarrasser des bruits parasites éventuels, puis de restituer, à la sortie, un signal vidéo composite pratiquement parfait.
La mise en œuvre est évidemment difficile mais, heureusement, la technologie moderne apporte régulièrement de nouveaux composants électroniques.
Ceux-ci permettent d’élaborer un signal vidéo par le biais de la digitalisation, en fournissant une amplification sélective limitée et en permettant la reconstitution des signaux de synchronisation.
Notre filtre électronique pour cassettes vidéo utilise un de ces composants.



Etude du schéma
Dès le premier coup d’oeil au schéma électronique, nous constatons une certaine complexité due à la présence de deux circuits intégrés, l’un standard, l’autre particulier. Le premier est U5, le séparateur de synchronisation très connu LM1881, produit par National Semiconductor et utilisé dans de nombreux téléviseurs pour obtenir l’impulsion de démarrage de ligne (top de synchro de ligne), ainsi que le flyback. (retour du spot lumineux).
Dans notre dispositif, le composant de National Semiconductor permet d’extraire les tops de démarrage de ligne (toutes les 64 ms) ainsi que les impulsions de fin d’écran (chaque 20 ms en supposant qu’on utilise le système PAL à 50 Hz), pour ensuite les envoyer au circuit U6. Ce dernier est un PLD (Programmable Logic Device, qui est un dispositif composé d’une logique élémentaire programmable) de la firme Lattice de type ispLSI 1016.


Si ce PLD est correctement programmé avant son utilisation et sa mise en place dans le circuit, il permet de générer de nouvelles impulsions de synchronisme horizontal et vertical avec lesquelles il pilote les interrupteurs CMOS présents dans U2.
Ceci afin de faire transiter uniquement le signal vidéo pur en filtrant les éventuels pics et en faisant aussi sortir ceux-ci une fois retravaillés et corrigés.
U4 est le circuit d’horloge à 24 MHz qui pilote le circuit intégré U6.
Une fois fournies ces premières explications de principe, essayons de les approfondir un peu, sans toutefois aller trop loin dans les détails, étant entendu que le but de cet article est en fait de donner le fil conducteur pour apprendre à se servir du système.
Supposons que nous voulions dupliquer une cassette vidéo « brouillée ».
Analysons le circuit en partant de l’entrée IN.
Sur cette entrée est injecté le signal vidéo en provenance de la prise SCART (prise PERITEL) du premier magnétoscope, celui qui lit la cassette à dupliquer.
Ce signal est envoyé d’un côté, via C5 et C6, aux interrupteurs CMOS U2a et U2b et, de l’autre côté, est appliqué, au travers de C2, à l’entrée du séparateur U5.
Notez le montage en parallèle C5/C6 qui constitue un « élargisseur » de bande passante. Même chose à la sortie pour C8/C9. Notez aussi la présence du pont R3/R4, dont l’objectif est de fournir la polarisation à U3 quand U2b est activé et porte le signal vers le filtre R5/C7.
Evidemment tous les interrupteurs CMOS doivent être préalablement éteints, tout au moins tant que le PLD (U6) qui les commande ne reçoit pas les signaux de synchronisation du LM1881 (U5).
U5 va permettre d’extraire du signal vidéo présent sur sa broche 2 les quatre signaux suivants : la synchronisation horizontale, la synchronisation verticale, le burst et l’information concernant le désentrelacement de l’image sur l’écran.
Voyons maintenant ce qui se passe dans ce que nous pouvons considérer comme le cœur du filtre digital : le circuit ispLSI 1016 de chez Lattice. Il s’agit d’un PLD à 2 000 portes, permettant de travailler à une fréquence maximale de 125 MHz. Ce PLD est spécialement programmé pour gérer les signaux de synchronisation provenant du LM1881, ainsi que pour générer des niveaux logiques de commande pour les interrupteurs CMOS présents dans U2 (CD4066) afin de reconstruire les impulsions de synchronisation. Pour comprendre son fonctionnement, ainsi que de celui de l’ensemble, il faut d’abord savoir qu’actuellement le signal vidéo de la cassette enregistrée au standard PAL n’est pas entièrement visible par l’utilisateur, puisqu’il est composé de 625 lignes.
En fait les 19 premières lignes contiennent les signaux de synchronisation et le burst, éventuellement le télétexte et le copy-protect. Seules 583 lignes sont réellement créées pour s’afficher à l’écran. Les dernières sont éliminées, même si elles contiennent des informations vidéo utilisables.
L’objectif du PLD est de séparer les 19 premières lignes en se synchronisant avec le « composite sync. » qui sort du LM1881. Puis le PLD les dénombre et filtre le signal vidéo composite pour la période correspondante, de manière à éliminer les perturbations ainsi que les impulsions de protection de la duplication qui altèrent le signal. Le signal est enfin restitué, une fois nettoyé. En pratique, le circuit de la firme Lattice fait cela à partir de la première impulsion horizontale relevée sur le front descendant, après une transition positive de l’impulsion verticale. Il compte les pics en provenance de la broche 1 de U5 jusqu’au dix-neuvième. Puis avec un 1 logique (broche 26 du U6 et broche 5 de U2b) U6 active l’interrupteur CMOS U2b.
Le signal vidéo arrivant sur l’entrée IN, passe donc par le filtre R5/C7 qui supprime chaque synchronisation (pic de luminosité et autres). Ce filtre restitue ainsi à la sortie de U3, monté en amplificateur non inverseur, un niveau qui correspond au noir, et qui, par conséquent, obscurcit la partie haute de l’écran du téléviseur.
U2c et U2d, mis en parallèle afin de réduire la résistance en série, sont activés par les broches 25 et 27 du PLD.
Une fois passées les 19 lignes évoquées ci-dessus, U6 suspend le comptage et se remet à zéro. Il remet la broche 26 à l’état logique bas, ouvrant par là même, l’interrupteur U2b. U6, via sa broche 28 mise à l’état logique haut, va activer le commutateur U2a.
Ainsi le signal vidéo évite le filtre et l’amplificateur U3 pour arriver directement aux condensateurs C8/C9 puis à la base du transistor de sortie T1.
Dans ce cas, on suppose qu’il n’y a plus d’interférences ni de pics de protection et que, par conséquent, le signal vidéo peut passer proprement.
A partir de l’émetteur du transistor, le signal rejoint le connecteur de sortie via C3/C4, (pour lequel on retrouve les mêmes considérations que pour le C5/C6 en ce qui concerne la bande passante), d’où il peut être repris et envoyé vers l’entrée vidéo du magnétoscope en charge du réenregistrement.
Le circuit peut être alimenté en continu (9 V à 25 V) ou en alternatif (8 V à 18 V), sans s’occuper de la polarité des bornes Val grâce au pont de diodes PT1. Les condensateurs C10 et C12 filtrent et lissent la tension. La diode LD1 indique, en s’éclairant, la présence de l’alimentation. U1 est un régulateur classique intégré 7805. Il délivre les 5 volts nécessaires aux circuits intégrés.

Figure 1 : Schéma électrique.

Figure 2 : Circuit imprimé à l’échelle 1.

Figure 3 : Implantation des composants.


Liste des composants
R1 : 3,3 kΩ
R2 : 82 Ω
R3 : 4,7 kΩ
R4 : 4,7 kΩ
R5 : 1,5 kΩ
R6 : 680 kΩ
R7 : 470 Ω
R8 : 3,3 kΩ
R9 : 1 kΩ
R10 : 1 kΩ
R11 : 68 Ω
C1 : 100 nF multicouche
C2 : 100 nF polyester
C3 : 100 nF multicouche
C4 : 47 μF 16 V électrolytique
C5 : 47 μF 16 V électrolytique
C6 : 100 nF multicouche
C7 : 100 nF multicouche
C8 : 47 μF 16VL électrolytique
C9 : 100 nF multicouche
C10 : 100 nF multicouche
C11 : 100 nF multicouche
C12 : 470 μF 25 V électrolytique
C13 : 470 μF 16V électrolytique
C14 : 100 nF multicouche
C15 : 100 nF multicouche
C16 : 220 μF 16 V électrolytique
LD1 : LED rouge 5 mm
PT1 : Pont de diodes 1 A
U1 : Régulateur 7805
U2 : Circuit intégré 4066
U3 : Circuit intégré LM358
U4 : Oscillateur 24 MHz
U5 : LM1881N
U6 : PLD Lattice ispLSI 1016 (software MF282)
T1 : Transistor NPN BC547B

Divers :
- Prise alimentation pour CI
- Prise RCA pour CI (2)
- Support circuit intégré 44 broches
- Support circuit intégré 2x7
- Support circuit intégré 2x4 (2)
- Circuit imprimé Réf. S282.

(Toutes les résistances sont des 1/4 W 5 %)



Le chip ispLSI 1016 de Lattice.

Le PLD (Programmable Logic Device – circuit logique programmable) utilisée dans ce dispositif, est parfaitement programmé pour générer de nouvelles impulsions de synchronisation horizontale et verticale, avec lesquelles il pilote les interrupteurs CMOS afin de faire transiter un signal vidéo pur, nettoyé de tous parasites.

Le système anticopie VIDEO-PROTECT

La protection insérée dans certaines cassettes vidéo pour en empêcher la reproduction n’est rien d’autre qu’un brouillage dans la partie « non visible » du signal vidéo. En pratique, on enregistre des pics de luminosité très élevés (jusqu’à 10 volts) dans les premières lignes du signal où sont habituellement inscrites les données du télétexte. De cette façon, le signal de sortie est saturé dans une zone où il ne devrait y avoir aucune gêne.


Le problème se présente quand le signal en question est envoyé à des matériels dotés de l’AGC (contrôle automatique de gain).
Comme les pics de luminosité sont importants, l’AGC (pensant compenser) va diminuer le niveau du signal et il en résultera une image plus sombre.


Sur les magnétoscopes les plus récents, le contrôle du gain est déterminant quand il est utilisé pour équilibrer la perte due à la détérioration des bandes magnétiques et à l’encrassement des têtes d’enregistrement. Le niveau du signal vidéo étant considérablement abaissé, il s’ensuit une perte des synchronisations ainsi que des couleurs, ce qui entraîne une considérable détérioration de l’image sur la copie.

Réalisation pratique
Bien, maintenant que nous connaissons la théorie, nous pouvons commencer à construire le filtre vidéo. Tout d’abord préparons le circuit imprimé dont nous trouvons la photo côté pistes à l’échelle 1 dans la figure 2. En faisant une photocopie sur du papier calque, le film pour la photogravure est immédiatement prêt.
Une fois le circuit coupé et percé, on monte tout d’abord les résistances et les supports pour les intégrés. Faites attention à U2, U3 et U5 qui nécessitent des supports normaux (respectivement 2x7, 2x4 et 2x4 broches), alors que U6 a besoin d’un support PLCC à 44 broches.
Après cela, passons aux condensateurs en accordant une attention toute particulière à la polarité des chimiques, à l’oscillateur à quartz U4 (utiliser un modèle à 24 MHz), ainsi qu’au régulateur 7805 qui doit être monté à plat avec la partie métallique bien en contact avec le circuit imprimé.
Puis c’est au tour du pont de diodes (regardez la disposition des composants sur la figure 3 pour son orientation) et de la diode LED LD1. Pour cette dernière, rappelez-vous que le méplat indique la cathode et doit être tournée vers U1.
N’oubliez pas le petit strap qui se trouve près du support de U3. Pour cela vous devez utiliser un bout de fil de cuivre de 0,6 à 0,8 mm de diamètre ou une queue de résistance. Pour les connexions d’entrée et de sortie, il est préférable de souder des prises RCA mono à 90° sur le circuit imprimé. Il faut également prévoir une fiche d’alimentation à souder sur CI.
Ceci étant fait, le filtre électronique pour cassettes vidéo est prêt. Insérez un à un les circuits intégrés dans leurs supports, en veillant à ne pas plier les pattes et en les orientant correctement (regardez le pan de montage de la figure 3), puis contrôlez bien l’ensemble.
Lors de l’utilisation, rappelez-vous que le seul signal vidéo doit être appliqué au filtre, sans le signal audio. Plusieurs solutions peuvent êtres mises en œuvre :
– Extraire le signal vidéo du câble SCART/SCART (PERITEL) qui relie les deux magnétoscopes. Pour ce faire, il suffit de couper l’âme du petit câble blindé soudé à la broche 19 (OUT VIDEO) sur la prise côté magnétoscope « lecteur » ainsi que sa masse soudée à la broche 17 (GND VIDEO). Ensuite, se repiquer sur ces deux broches avec un petit câble blindé se terminant sur une prise RCA et nous aurons notre IN vidéo. Pour obtenir notre OUT vidéo, on fabriquera le même câble blindé commençant par une fiche RCA mais qui se connectera sur l’entrée vidéo de la prise SCART (broche 20) du magnétoscope « enregistreur » ainsi que sur la masse correspondante (encore la broche 17).
– Si on dispose de magnétoscopes munis d’entrées et de sorties RCA, tout est beaucoup plus simple. Dans ce cas, il suffit d’utiliser un (cas de l’audio en mono) ou deux (cas de l’audio en stéréo) câbles RCA/RCA pour connecter entre-elles les entrées audio des deux magnétoscopes et deux autres câbles pour connecter, d’une part, la sortie OUT vidéo du magnétoscope « lecteur » à l’entrée IN vidéo du filtre et, d’autre part, la sortie OUT vidéo du filtre à l’entrée IN vidéo du magnétoscope « enregistreur ».
Tout doit fonctionner correctement puisqu’il n’y a aucun réglage à faire. Si une anomalie devait se présenter, il convient de vérifier le montage ainsi que les soudures avec le plus grand soin.
De même, il est important de mettre le magnétoscope enregistreur en position « enregistrement » depuis le canal SCART (ou RCA) et non pas depuis le tuner interne.
Pour tester les raccordements, il est suffisant de relier entre elles les deux fiches destinées à être branchées sur les prises IN et OUT du filtre. En procédant ainsi, on doit voir le signal vidéo au travers du magnétoscope d’enregistrement.

Schéma de raccordement entre deux magnétoscopes afin de pouvoir effectuer une sauvegarde « propre » de vos films préférés.

Vue du prototype une fois le montage terminé

Notre prototype peut fonctionner soit en courant continu soit en courant alternatif, avec des valeurs comprises entre 9 et 25 Vcc ou entre 8 et 18 Vca.
Si l’on désire alimenter le circuit avec une pile de 9 volts, il faut remplacer la prise d’alimentation par un une prise-boutons.

AVERTISSEMENT

Cet appareil est un re-synchronisateur et un stabilisateur vidéo dont le but est d’améliorer la qualité des reproductions dont vous détenez les droits d’utilisation. L’utilisation de ce dispositif doit être strictement réservée à un usage privé et dans le strict respect des lois qui régissent les droits d’auteur.
L’éditeur, le fabricant et les distributeurs déclinent toute responsabilité dans le cas où un usage impropre serait effectué par l’utilisateur ou par des tiers.

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