Les caméras PTZ, outils adaptés aux plateaux de web TV

Produits, Image // jeudi, 28 novembre 2019 // Rédigé par Pierre-Antoine Taufour

La caméra est le premier élément de la chaîne de production d’une émission TV. Pour la captation d’un plateau en mode multicam, elle doit être pourvue de plusieurs fonctions spécifiques. Avec la miniaturisation des capteurs et l’intégration mécanique de l’objectif, les caméras de plateau d’entrée de gamme ont évolué vers des modèles à tourelle PTZ qui offrent un gain de place et permettent une réduction de l’équipe de production en regroupant en régie toutes les commandes liées à la prise de vues.

 

Lors d’une diffusion en direct, un plateau TV est toujours équipé de plusieurs caméras afin de varier les images et les cadrages pour donner du rythme à l’émission. En passant d’une caméra à l’autre grâce au mélangeur vidéo, le réalisateur demande aux opérateurs de modifier leurs cadrages ou de rectifier les réglages de l’image sans que cela ne se voit à l’antenne. Les images vidéo captées par les différentes caméras sont renvoyées via un câble vidéo vers le mélangeur installé en régie et grâce auquel le réalisateur enchaîne les plans et les enrichit éventuellement d’effets spéciaux.

Contrairement à une caméra de production (caméscope de reportage, ou caméra de cinéma numérique) qui fonctionne de manière autonome, la caméra de plateau est munie de plusieurs dispositifs ou accessoires spécifiques pour assurer une captation efficace et un programme de qualité.

 

 

Les fonctions spécifiques d’une caméra de plateau

Parmi ceux-ci, la voie de commande (encore appelée CCU, pour Camera Control Unit est installée en régie. Reliée par un câblage spécifique au corps de caméra sur le plateau (un câble multipaire, triax ou même par une fibre optique), elle regroupe sur un panneau de commande tous les réglages électroniques de la caméra. Elle est exploitée par l’ingénieur vision qui ajuste très finement les réglages de niveau lumineux et de colorimétrie, de manière à ce que les images envoyées au mélangeur soient strictement identiques en termes de rendu et que la commutation d’une source à l’autre se fasse sans aucune saute de lumière ou de teinte.

La caméra de plateau classique est également équipée d’accessoires pour faciliter le travail du cadreur : report arrière des commandes de l’objectif, viseur de grande taille monté en partie supérieure. D’autres dispositifs spécifiques, comme le retour vidéo du programme final dans le viseur, l’affichage du rouge « antenne » (ou tally) quand les images de la caméra sont sélectionnées par le réalisateur et envoyées au final « antenne », une liaison intercom pour que le cadreur reçoive les instructions du réalisateur. Une fois additionnés les coûts de tous ces accessoires, les caméras de plateau traditionnelles restent des équipements assez onéreux. Elles sont donc réservées aux studios des chaînes TV dites « premium » et aux grands directs pour le sport ou les shows de variétés.

Pour l’équipement d’une web TV « corporate », le choix de caméras de plateau traditionnelles grèverait le budget équipements du projet. Des solutions alternatives offrant des fonctions similaires avec un bon niveau de qualité mais dans un budget plus resserré sont proposées par les constructeurs. Dans ce but, ils ont conçu des caméras avec tourelles motorisées intégrées, appelées aussi caméras PTZ (pour Pan, Tilt et Zoom).

Ces caméras, entièrement télécommandées depuis la régie technique, occupent un espace beaucoup plus réduit qu’une caméra classique montée sur trépied avec un cadreur sur place pour la manipuler. Pour des émissions avec une mise en scène assez statique et un conducteur simple, un seul opérateur pourra gérer plusieurs caméras depuis la régie, ce qui réduira d’autant les frais de production.

Si le service de communication à l’initiative de la web TV a des activités de production vidéo et possède en interne des équipements de tournage ou de reportage, il est possible de mettre en place ces caméscopes comme caméras de plateau, à la condition expresse qu’ils soient équipés d’une sortie numérique de type SDI. La présence d’une entrée de référence, appelée aussi « gen-lock », pour intersynchroniser les caméras, n’est pas indispensable car la très grande majorité des mélangeurs vidéo numériques sont pourvus de « frame synchroniser » en entrée et permettent donc de mixer les sources d’images asynchrones sans difficultés.

 

 

Les caméras PTZ

Dans la suite de ce chapitre consacré aux caméras de plateau pour une web TV, nous présentons un large panorama des caméras PTZ disponibles sur le marché français. Ensuite nous évoquerons plus rapidement l’usage des caméras ou caméscopes de production, plus classiques. Pour les raisons de coût évoquées ci-dessus, nous ne présentons pas les caméras de plateau traditionnelles avec voie de commande et panneau RCP (Remote Control Panel) séparés.

Avant la généralisation des caméras à tourelle PTZ, des fabricants proposaient des tourelles télécommandées sur lesquelles on plaçait des caméras traditionnelles. Mais leur mise en place sur ce type de tourelle relève d’un Meccano assez complexe puisqu’il faut à la fois piloter les moteurs de la tourelle pour l’orienter dans la bonne direction, mais aussi commander les réglages de l’objectif (zoom et mise au point).

Face à la diversité des modèles d’objectif et de tourelles, l’utilisateur était confronté à une débauche de câbles et d’adaptateurs, sans parler de la diversité des signaux de télécommande. Ces tourelles télécommandées ont disparu peu à peu des catalogues et sont proposées uniquement par des constructeurs spécialisés comme Radamec ou Ross avec ses gammes Cambot et Furio. La précision de leurs réglages et leurs niveaux de performances conduisent à des systèmes très coûteux, réservés uniquement à des productions de prestige, des émissions de variétés ou à l’automatisation des journaux télévisés.

Avec la réduction de la taille des capteurs, et en conséquence celle des zooms électriques, les constructeurs de caméras vidéo ont réussi à regrouper tous ces éléments dans un boîtier unique. Ils ont alors proposé ces caméras à tourelle intégrée, ou PTZ. Elles suppriment la phase d’assemblage toujours fastidieuse et regroupent dans un câble unique de télécommande les réglages électroniques de la caméra (gain, balance de blancs, niveau de noir…), ceux de l’objectif (diaphragme, zoom et focus) et enfin la position angulaire de la tête en site et en azimut.

 

 

Des gammes adaptées à chaque marché

Le nombre de caméras PTZ commercialisées a rapidement progressé. Elles se répartissent entre trois grands types d’usage : la production audiovisuelle, la communication institutionnelle et la vidéosurveillance. Pour chaque marché, les constructeurs adaptent leurs caractéristiques, leurs performances et les modes de raccordement et de pilotage.

Ce nouveau type de caméras s’est d’abord répandu pour les usages de vidéoprotection où un seul opérateur pourra manipuler plusieurs dizaines de caméras depuis une salle de contrôle. De très nombreux acteurs interviennent sur ce marché, soit parce que spécialisés dans les activités de sécurité ou de réseau (Bosch, Axis, D-Link, Geutebrück…), mais également les constructeurs traditionnels d’équipements vidéo (Sony, JVC, Canon, Panasonic…) qui ont tous développé des gammes spécifiques orientées vidéosurveillance.

Longtemps équipés de sorties vidéo analogiques, la plupart des modèles récents sont munis de sorties IP avec des taux de compression assez élevés. Elles disposent également de fonctions ou de caractéristiques peu adaptées à la production audiovisuelle de qualité (détection de mouvement, capteur adapté aux signaux infrarouges, sensibilité élevée pour la prise de vues nocturnes…).

Les caméras que nous regroupons dans la catégorie communication correspondent d’abord aux usages liés à la visioconférence. Ces caméras monocapteur sont pourvues le plus souvent d’interfaces DVI, HDMI présentes sur les codecs de visioconférence et même, plus récemment, avec une connectique USB pour s’interfacer directement sur les ordinateurs utilisés avec les outils de communication unifiée comme Skype for Business, Webex, GoTo Meeting… Leur usage s’élargit aussi aux enregistreurs de cours ou la captation de conférences pour l’e-learning.

Les caméras PTZ intégrées destinées à la sécurité ou à la communication sont toutes équipées d’un capteur unique, CCD ou CMOS, avec une diagonale de 1/2,5 pouce en moyenne et une résolution de deux millions de pixels.

 

 

Les caméras PTZ destinées à la production

Lors de leur lancement, les premières caméras PTZ de production restaient cantonnées dans des usages « corporate » : studio de visioconférence multicaméra, enregistrement de cours ou d’assemblées politiques. Leur pilotage à distance facilite leur installation à des emplacements peu compatibles avec la présence d’un cadreur et du pied de caméra. Si le suivi des intervenants n’est pas trop complexe, un seul opérateur contrôle plusieurs caméras avec un pupitre de télécommande.

Chez tous les constructeurs, les gammes se sont élargies avec l’arrivée de modèles à trois capteurs ou à grand capteur 1 pouce plus récemment. Elles rivalisent en performances avec des caméras traditionnelles de plateau. Les panneaux de télécommande se sont enrichis de fonctions et de réglages plus pointus : balance des blancs préréglée ou manuelle avec plusieurs mémorisations, diverses courbes de gamma dont certaines « cinéma », des outils de correction de contraste et de réduction de bruit.

Plusieurs modèles sont équipés d’une entrée gen-lock pour la synchronisation avec un mélangeur. Même si les modèles numériques récents sont pourvus de synchroniseurs en entrée, il est toujours préférable d’intersynchroniser les sources pour éviter d’accumuler des retards de traitement et créer une désynchronisation image/son. Selon les versions, les images sont fournies en signaux SDI (HD-SDI, 3G-SDI, 6G-SDI et même 12G-SDI selon le type de balayage) et/ou HDMI. Pour une exploitation avec un mélangeur vidéo, le choix d’une liaison SDI est toujours préférable.

 

 

Des usages de plus en plus répandus

Avec cette montée en gamme, les caméras PTZ intégrées ont acquis leurs lettres de noblesse pour les tournages en studio et il devient habituel de les voir sur les plateaux des chaînes locales (la réduction du nombre de cadreurs est un argument favorable à leurs finances) mais aussi de nombreuses chaînes thématiques de la TNT ou pour des émissions de téléréalité.

Les caméras PTZ ont également trouvé leur place dans les studios de radio fort exigus, pour la reprise TV des émissions d’entretien. Les hémicycles de nombreuses collectivités locales les ont également mises en place pour la diffusion en ligne de leurs débats. Même les salles de spectacles s’équipent d’une ou plusieurs caméras PTZ, soit pour un enregistrement témoin ou parfois un simple retour vidéo vers les loges.

Les caméras PTZ décrites dans notre tableau comparatif relèvent toutes de la catégorie « caméras PTZ de production ». Elles fournissent des images au format HD et même UHD pour quelques modèles récents et délivrent toutes des signaux vidéo numériques, SDI, HD-SDI ou 3G-SDI selon les modèles. D’autres sorties, composite, Y/C, composantes analogiques ou DVI sont encore disponibles sur quelques modèles de conception plus ancienne et fonctionnant en résolution SD.

Avec la généralisation du port Ethernet pour assurer leur contrôle à distance, plusieurs modèles (Lumens, NewTek et Panasonic) fournissent les images en mode IP selon le protocole NDI de NewTek, mais hélas toujours avec un codage NDI/HX plus compressé que le mode NDI pur. À part NewTek, cette sortie IP en NDI est disponible sous forme d’une option payante. Une majorité de constructeurs ont également intégré dans leurs caméras un encodeur de streaming.

Les modes de compression varient selon les modèles entre du H.264, H.265 ou même du MJpeg. Les résolutions possibles en streaming ne correspondent pas toujours aux résolutions natives des caméras et engendrent donc des gammes de débit et des niveaux de qualité assez disparates. Pour certains modèles il s’agit juste de permettre un contrôle visuel à distance via un simple navigateur web. Pour d’autres, une diffusion directe en streaming depuis la caméra serait envisageable, mais au prix d’une réalisation assez fruste sans autre source alternative, avec diffusion de tous les changements de cadrage ou coups de zoom à l’antenne. Cela réduit donc leur usage pour une diffusion interne ou vers un public limité ou déjà conquis.

Par contre plusieurs modèles de mélangeurs intégrés tout-en-un sont équipés pour recevoir comme source d’images des flux vidéo IP et donc permettraient de récupérer facilement une image distante depuis un autre lieu de prise de vues, relié via un réseau local et sans déployer de câblages spécifiques en coaxial. Attention néanmoins à la latence induite par la compression vidéo et la conversion du signal en flux de streaming.

Plusieurs modèles, chez JVC et Panasonic, possèdent en interne un enregistreur vidéo sur cartes micro SD. Sans le transformer réellement en caméscope de tournage, cette fonction peut servir à effectuer un enregistrement en mode divergé pour un archivage de chaque caméra ou corriger après coup des défauts de commutation ou de réalisation lors du direct.

Certains modèles sont pourvus d’une lampe tally qui s’éclaire en rouge quand la caméra est commutée au final antenne par le réalisateur. Cette fonction exige l’utilisation du pupitre de télécommande servant à piloter les caméras depuis la régie et la pose d’un câble multiconducteurs entre celui-ci et le mélangeur vidéo, le signal « tally » étant alors renvoyé par le câble de télécommande.

Selon les équipes de production, les avis sont assez divergents sur l’intérêt de la lampe « tally » qui s’éclaire sur la caméra en plateau. Des réalisateurs affirment que cela perturbe les intervenants et préfèrent la déconnecter. Par contre, avec des caméras PTZ, cette fonction est très utile au niveau du pupitre de télécommande car elle évite à l’opérateur de retoucher les réglages ou un cadrage d’une caméra lorsqu’elle est à l’antenne.

Des modèles récents de caméras PTZ se voient dotés d’une entrée audio séparée pour y raccorder soit un micro, soit une source audio avec un niveau ligne, par exemple un petit mélangeur audio. Dans une configuration classique de plateau, cette entrée ne présente pas beaucoup d’intérêt car les microphones sont rarement placés juste au pied des caméras. Les caméras qui en sont pourvues sont pour la plupart des modèles équipés avec un encodeur de streaming intégré.

Dans le cas d’une caméra distante placée à l’extérieur du plateau avec une transmission en NDI ou en streaming IP, cela permet de transporter aisément l’audio associé à ses images jusqu’à la régie sans mettre en place un câble audio particulier. Dans le cas d’une émission en streaming très basique avec une seule caméra, ce connecteur audio facilite l’ajout d’une mixette pour utiliser plusieurs micros et en contrôler les niveaux. Mais à part ces cas d’usage assez spécifiques, la présence ou l’absence de cette entrée audio ne constituent pas un critère déterminant de choix de la caméra PTZ.

 

 

Piloter à distance les caméras PTZ

Chaque constructeur complète sa gamme de caméras PTZ avec des pupitres de télécommande. Ils regroupent pour chaque caméra qui y est raccordée (de 6 à 100 unités selon les marques et les versions) les réglages de position de la tête (site et azimut), ceux de l’objectif (mise au point et zoom) ainsi que ceux dédiés à la qualité des images : diaphragme, gain vidéo, niveau de noir, balance des blancs et des noirs. Pour chaque caméra, chaque jeu de réglages peut être mémorisé en fonction des différents plans et cadrages souhaités. Le simple appui sur une touche de mémoire rappelle le jeu de réglages pour obtenir en quelques secondes un cadrage donné.

Selon les modèles, une commande de type joystick facilite les ajustements fins de cadrage et les légères retouches des valeurs mémorisées. Les commandes dédiées à l’électronique de la caméra sont moins complètes que celles d’un vrai panneau RCP (Remote Control Panel) d’une caméra de plateau, mais au fil des ans les constructeurs les ont enrichies avec plusieurs courbes de gamma, un réglage de knee, etc., de manière à offrir des outils quand même assez complets.

Les commandes sont transmises soit par les liaisons directes de type série en mode point à point (RS-232, RS-422 ou RS-485) selon le protocole Visca mis au point par Sony, désormais repris par de nombreux constructeurs. Avec ce mode de câblage basé sur des connecteurs spécifiques et très variés, le nombre de caméras pilotées depuis un pupitre est limité à cinq ou six unités, selon le nombre de ports disponibles à l’arrière du pupitre. Le nombre de caméras contrôlées est extensible via un mode de câblage en bus allant de caméra à caméra, et donc mal commode à mettre en œuvre.

Depuis plusieurs années, les constructeurs ont transféré ce mode de transmission série vers le protocole IP et des câbles réseau. Outre une simplification du câblage, le passage aux télécommandes IP a permis d’augmenter les capacités des pupitres jusqu’à une centaine de caméras contrôlées depuis un seul appareil.

Grâce à un switch réseau, le câblage de télécommande suit une topologie en étoile semblable à celle des liaisons vidéo entre caméras et mélangeur. La présence du connecteur RJ-45 sur le corps de la caméra PTZ offre aussi la possibilité de l’alimenter électriquement via le câble réseau grâce à la fonction POE + (Power On Ethernet). Le choix d’une caméra POE + offre un gain réel sur le déploiement des matériels en éliminant le besoin d’une alimentation électrique à proximité de chacune d’elles, à condition de prévoir un switch réseau POE +. Dans l’hypothèse d’une caméra compatible NDI, il suffit d’un câble réseau unique pour la relier au mélangeur, la télécommander et l’alimenter.

Deux tiers des caméras recensées dans nos tableaux comparatifs sont équipées avec un serveur web intégré. Avec un ordinateur ou une tablette raccordée sur le même réseau local servant au pilotage des caméras, il devient possible de les télécommander et même parfois d’afficher l’image captée en mode streaming.

Avec leurs nombreuses touches de clavier et les joysticks qui restent des systèmes mécaniques complexes, les pupitres de télécommande sont des équipements assez coûteux, de l’ordre de 1 000 à 3 000 € (surtout ceux dont les capacités et les palettes de réglages sont étendues). Pour des tournages assez simples et demandant peu de réglages pointus, le pilotage via un ordinateur constitue une alternative réaliste pour limiter le budget d’équipement.

Dernière solution pour assurer le contrôle à distance des caméras PTZ, choisir un mélangeur intégré tout-en-un, équipé avec un module de télécommande, comme le Sony Anycast Touch, le Panasonic AV-HLC100, la gamme StreamStar de JVC ou le modèle Carbonite Solo de Ross. Pour éviter des déconvenues au niveau des protocoles de télécommande, il est prudent de choisir des caméras de la même marque que celle du mélangeur.

Avec un tel choix, il faut veiller à l’ergonomie et à l’organisation générale de la régie et de l’équipe technique. Une telle option convient surtout aux situations où le réalisateur prend en charge à la fois la sélection des images et le réglage des cadrages. Un pupitre séparé est préférable si le pilotage des caméras est confié à un second opérateur.

 

 

Les caméras de production

Une solution alternative à la mise en place de caméras PTZ consiste à équiper le plateau de prises de vues avec des caméras de production plus classiques, soit des caméscopes de poing ou d’épaule. Pour envoyer leurs images vers le mélangeur vidéo, il est impératif qu’elles soient équipées d’une sortie vidéo SDI avec un connecteur BNC. Plus on monte en gamme, plus cette sortie vidéo SDI est présente sur les caméscopes.

Installée sur un trépied ou portée à l’épaule, la caméra sera manipulée par un opérateur pour choisir le cadrage. Sa présence, plus celle éventuelle du trépied, occupe une surface au sol plus importante que dans le cas d’une caméra à tourelle. Cela peut compliquer l’aménagement d’un petit plateau. Par contre une caméra portée à l’épaule offrira une palette de cadrages plus variée que dans le cas d’une caméra fixe (de production ou PTZ) avec des mouvements plus inédits et une réalisation plus enlevée.

Un dispositif mixte associant des caméras PTZ et des modèles de production fixes ou à tenues à l’épaule peut être un compromis avantageux pour offrir un contenu plus dynamique. Attention néanmoins à l’harmonisation des rendus colorimétriques entre des marques et des modèles de caméras différents. L’absence de vrais CCU rend plus compliqué les réglages de balance de blancs et de noirs, et surtout leurs réglages fins pour obtenir une colorimétrie parfaitement identique.

La jeune société CyanView propose un panneau RCP universel qui s’adapte à une large palette de caméras aussi bien des modèles de production, des caméras PTZ ou des mini-caméras. Cet outil permet d’harmoniser les réglages à travers un panneau de commande unique. Certains modèles, en particulier chez Sony, acceptent également le raccordement d’un mini RCP (le RM-30BP) de manière à affiner les réglages à distance. Quelques modèles de caméras disposent aussi de modules wi-fi ou de ports USB pour les piloter par réseau.

Grâce à une application pour smartphones ou tablettes, il est possible d’affiner à distance les réglages de la caméra sans venir déranger le cadreur. Cela peut être utile si l’on panache des caméras PTZ qui disposent de leur propre pupitre de réglages pour le cadrage, mais aussi pour le diaphragme, le niveau de noir et la colorimétrie.

Enfin pour ceux qui opteraient pour un équipement de marque Blackmagic, les réglages électroniques des caméras de ce constructeur sont contrôlés à distance via le second câble vidéo coaxial associé au retour vidéo dans le viseur de la caméra. Les réglages sont accessibles soit via les menus des mélangeurs, ou une page web spécifique ou enfin un pupitre RCP assez similaire à celui du Da Vinci Resolve.

L’un des principaux avantages d’équiper un plateau TV avec des caméras de production est d’offrir la possibilité d’enregistrer chacune d’elles en mode divergé (ou « iso record » pour isolated record) grâce à l’enregistreur intégré. Avec une postproduction ultérieure, il sera possible de corriger les erreurs de cadrage ou de commutation de mélangeur lors de l’enregistrement du direct. Ainsi, la version mise en ligne après coup sera plus fluide et exempte de défauts de réalisation, mais au prix d’un travail de postproduction non négligeable.

Mediakwest publie chaque année le Guide du Tournage (à commander ici) qui dresse un panorama complet de toutes les caméras de tournage disponibles sur le marché, depuis les petites « action cam » jusqu’aux modèles destinés au cinéma numérique. Le lecteur pourra le consulter pour équiper son plateau de web TV avec une caméra de production, en particulier dans les modèles de poing ou d’épaule, en se basant sur les critères décrits ci-dessus.

 

Extrait de l’article paru pour la première fois dans Sonovision #16, p.42-48. Abonnez-vous à Sonovision (4 numéros/an + 1 Hors-Série) pour accéder, à nos articles dans leur totalité dès la sortie du magazine.

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