SMPTE ST2084
Comme nous l’avons dit, le terme HDR englobe plusieurs innovations technologiques qui, combinées, permettent l’affichage d’images avec une plage dynamique étendue. Nous allons examiner ci-dessous, étape par étape, les différents éléments en nous concentrant d’abord sur un changement fondamental dans le processus de conversion qui transforme le signal vidéo en lumière et, finalement, en image visible. Alors que les fonctions de transfert (EOTF – electro-optical transfer function) utilisées à cet effet étaient jusqu’à présent dérivées des origines de la technologie télévisuelle, c’est-à-dire des propriétés de l’ancien tube cathodique, il existe désormais pour la première fois des fonctions spécifiquement adaptées aux technologies d’affichage actuelles et futures. Dans ce contexte, la fonction de quantification perceptuelle (PQ) développée par Dolby est particulièrement pertinente, car elle constitue la base d’une norme qui revient sans cesse dans le cadre du thème HDR : la SMPTE ST2084. Celle-ci garantira à l’avenir une transmission efficace et de haute qualité des données d’image HDR avec beaucoup plus d’informations de luminosité et de couleur, et nous allons maintenant examiner plus en détail ce qu’il en est de ces deux aspects fondamentaux du HDR – luminosité et couleur.
Luminosité et profondeur de couleur
Les écrans actuels sont capables d’afficher une luminosité maximale nettement plus élevée et donc une plage de luminosité globalement très étendue. La luminosité est exprimée en unités de luminance (cd/m2), souvent remplacées par l’abréviation plus familière « Nit ». Si l’on regarde les écrans (HDR) actuels, la luminance minimale est proche de 0 Nit, tandis qu’à l’autre extrémité, des valeurs maximales allant jusqu’à 1000 Nit sont atteintes. Le certificat Ultra HD Premium de l’Ultra HD Alliance fournit des indications plus concrètes, définissant pour les panneaux HDR une plage de luminosité entre au moins 0,05 et 1000 Nit (téléviseurs LED) ou 0,0005 Nit et 540 Nit (des normes différentes s’appliquent aux téléviseurs OLED en raison de la technologie). La fonction de transfert définie dans la SMPTE ST2084 va même bien au-delà de ces valeurs et prend potentiellement en compte des écrans avec une plage de luminosité entre 0 et 10 000 Nit. Cela a d’autres conséquences pour le traitement des informations d’image : pour pouvoir reproduire de si grandes plages de luminosité sans artefacts visibles, il est absolument essentiel de pouvoir afficher des différences de luminosité ou des gradations très fines. C’est là qu’intervient un autre facteur important, pertinent pour la transmission et la lecture des images HDR et fréquemment mentionné. Il s’agit de la profondeur de couleur ou profondeur de bits.
La profondeur de couleur représente précisément le nombre de gradations de luminosité affichables mentionnées précédemment. Comme les écrans du passé avaient une plage de luminosité relativement limitée, une profondeur de couleur de 8 bits par canal de couleur – c’est-à-dire 256 gradations pour la représentation des trois couleurs primaires – était suffisante pour suggérer à l’œil humain une image sans artefact avec des transitions fluides. Pour que cette impression puisse également être créée avec des images HDR ayant une luminosité maximale potentielle de 10 000 Nits, il faut beaucoup plus de gradations de luminosité et, par conséquent, une plus grande profondeur de couleur. Actuellement, deux valeurs sont principalement en discussion : Il y a d’abord la norme HDR-10 qui travaille avec 10 bits (1024 gradations par canal de couleur), utilisée dans toutes les publications Ultra HD Blu-ray jusqu’à présent, officiellement prise en charge par l’Ultra HD Alliance et par conséquent faisant partie intégrante du certificat Ultra HD Premium. Alternativement, il existe la norme 12 bits Dolby Vision (4096 gradations par canal de couleur), qui est un développement propriétaire de Dolby Laboratories. Malgré cette différence évidente et des approches propres pour le traitement des métadonnées pour la lecture HDR, les deux variantes partagent une base commune. Elles sont essentiellement basées sur la norme SMPTE ST2084.
Il n'est pas encore possible de savoir si une variante se révélera meilleure ou s'imposera clairement. Il est certain, cependant, que Dolby Vision bénéficiera à l'avenir d'un soutien encore plus large. Divers studios hollywoodiens ont manifesté leur volonté de coopérer, Netflix travaille déjà avec les deux formats HDR et Amazon Video prévoit de suivre prochainement. Des sorties Ultra HD Blu-ray qui prennent en charge à la fois HDR-10 et Dolby Vision sont également tout à fait envisageables à l'avenir.
Recommandation ITU-R BT.2020 / Rec.2020 et DCI-P3
Puisque nous en sommes au chapitre « Couleurs », il est opportun de dire quelques mots sur la BT.2020 ou Rec.2020. Les termes synonymes apparaissent régulièrement lorsqu'il s'agit de l'espace colorimétrique des nouvelles images HDR, et en effet, un espace colorimétrique étendu fait partie intégrante de la recommandation ITU-R BT.2020 (ITU signifie Union Internationale des Télécommunications). Contrairement à l'espace colorimétrique standard précédent du BT.709, celui-ci est considérablement étendu et couvre non plus 35,9 %, mais 75,8 % impressionnants du spectre de couleurs perceptible par l'homme. En outre, la BT.2020 traite également de toute une série d'autres aspects, de la résolution UHD à la fréquence de rafraîchissement en passant par le débit binaire, et inclut même le domaine audio – mot-clé reproduction multicanal. Il est donc important de souligner qu'il s'agit d'une sorte de ligne directrice pour le développement futur, qui se déroule en plusieurs étapes. Ce n'est donc que dans les années à venir que (vraisemblablement) tous les éléments seront mis en œuvre progressivement, y compris la résolution finale 8K, mais aussi la prise en charge complète de l'espace colorimétrique BT.2020.
Étant donné que le développement technique n'est tout simplement pas encore assez avancé, nous devrons nous contenter d'étapes intermédiaires jusque-là. En ce qui concerne l'espace colorimétrique, la solution actuelle est le DCI-P3, une autre spécification d'espace colorimétrique qui provient de l'industrie cinématographique américaine et a été développée pour les projecteurs de cinéma numériques. Celui-ci couvre tout de même 45,5 % du spectre de couleurs perceptible par l'homme et se positionne ainsi entre les espaces colorimétriques BT.709 et BT.2020. Bien que le BT.2020 donne la direction, l'exigence actuelle pour les appareils de lecture, selon la certification Ultra HD Premium, est la capacité d'afficher au moins 90 % de l'espace colorimétrique DCI-P3.
Wide Color Gamut (WCG)
Le terme « Wide Color Gamut » est étroitement lié à cette thématique et se réfère généralement directement aux écrans et en particulier à leur technologie d'éclairage. En fait, il s'agit du fait que le rétroéclairage LED et les OLED auto-éclairantes présentent des différences dans le détail. Par exemple, les LED sont revêtues de phosphore ou alternativement de nanoparticules, et il existe également différents principes de construction pour les OLED. Il en résulte des conséquences directes sur la capacité d'un écran à reproduire de manière adéquate des contenus avec des informations de couleur étendues. Les désignations des technologies respectives qui permettent le « Wide Color Gamut » varient naturellement d'un fabricant à l'autre et continuent d'évoluer, elles s'appellent actuellement, par exemple :
Samsung – Quantum Dot
Sony – Triluminos
Panasonic – Wide Color Phosphor
LG – Perfect Color
Conclusion
Nous sommes arrivés à la fin de notre aperçu des termes les plus importants concernant le HDR. Comme l'introduction et le développement du HDR ont impliqué et continueront d'impliquer des ajustements technologiques en arrière-plan, il s'agit d'un domaine à la fois complexe et fascinant. La première génération d'images HDR est déjà impressionnante et laisse présager que nous aurons encore quelques moments de révélation d'ici à ce que la recommandation BT.2020 soit entièrement mise en œuvre.
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