[HDR vs SDR, rec2020 vs rec709] Les couleurs et la profondeur d'image

Suite du topic sur la précision de l'image.

LES COULEURS ET LA PROFONDEUR D'IMAGE

• La gradation et profondeur de couleurs
  

La capacité du diffuseur à gérer une profondeur de couleurs élevée va directement déterminer le nombre de couleurs affichables, mais également la qualité des dégradés de gris.
L'UHD impose un minimum de 10bit, mais tous les écrans n'en sont pas capables. La gamme 10bit élève le nombre de paliers du noir au blanc à 1024 au lieu de 255. Il en résulte de meilleures nuances de blancs et des noirs plus détaillés avec une meilleure capacité à gérer les gros contrastes de certains diffuseurs (qui peuvent atteindre 20000:1).




// Défaut parfois rencontré : la solarisation //
A l'inverse d'une gradation élevée évoquée ci-dessus, la solarisation est une réduction visible du nombre de couleurs, qui se traduit par de mauvais dégradés, pour différentes raisons. Profondeur de couleurs limitée ou autre phénomène de compression, mauvaise gestion du processeur vidéo, utilisation d'un scaler externe pour corriger les couleurs...




// Autre défaut parfois rencontré : la dégradation de l'uniformité //
Pas vraiment de lien avec la gradation, ces défauts qui touchent toutes les technologies nuisent particulièrement au rendu des images. Ils se définissent par des différences locales d'éclairement de l'image qui ne devraient pas être, et sont parfois plus ou moins visibles selon le niveau de luminosité de la scène. On pourra citer le clouding des écrans plats qui se manifeste par des nuages lumineux sur des images noires, le shading qui est une différence de colorimétrie sur une grande zone de l'image, ou encore le vignettage qui assombrit les coins de l'image (généralement un défaut optique, mais on le trouve aussi sur les écrans plats).

• L'espace de couleur
  

Il ne suffit pas de déterminer une profondeur de couleur, il faut aussi que ces couleurs soient réparties correctement selon un espace normé. Jusqu'à présent, on utilisait le rec709 pour la HD, mais le rec2020 de l'UHD va considérablement compliquer les choses puisqu'à l'heure actuelle, aucun diffuseur même professionnel n'est capable d'en couvrir la totalité.


source de l'image : http://www.audiovideohd.fr/guides/400-Ultra-HD-4K-le-dossier-pour-tout-savoir-1.html


// Risque : l'équilibre des couleurs //
Saturation, luminosité, teinte des couleurs risquent d'être chamboulées par un rec2020 mal exploité.
Pour illustrer, au centre, la bonne image, à gauche un rec2020 mal convertit en rec709, et à droite un rec709 mal convertit en rec2020 :



Exemple concret de la mesure d'un Sony vw520es en rec2020 comparé au même appareil en rec709.
A gauche, on peut voir que les mesures du Sony (points ronds) sont bien loin de la norme alors qu'à droite, ils sont parfaitement réglés :

• le contraste, la luminosité et le gamma
  

C'est énormément de paramètres réunis, mais ils participent tous à la capacité du diffuseur à reproduire la dynamique et les détails de l'image, par la puissance du blanc (= luminosité) divisé par le reste de lumière qui reproduit le noir (= contraste) et tout ce qui se passe entre ces 2 points extrêmes (déterminé par le gamma).

• la dynamique d'image HDR/SDR
  

Nouvelle application des paramètres évoqués ci-dessus, la dynamique de l'image est intimement liée à la capacité du diffuseur à reproduire une forte luminosité ainsi qu'un noir profond.
On nomme HDR pour High Dynamic Range une gamme dynamique supérieure à ce que l'on a l'habitude de voir grâce, notamment, à l'adoption de la gradation 10bits minimum au lieu de 8.
En vidéo la HDR est contrôlée par un gamma spécial (voir illustration ci-dessous et infos : http://www.lightillusion.com/uhdtv.html ) qui va permettre l'utilisation de diffuseurs très lumineux pour créer des pics de lumière dans l'image et ainsi accroître le réalisme des vidéos par augmentation du contraste local, mais également par des noirs plus détaillés grâce au plus grand nombre de paliers.




// Risque : une luminosité dangereuse pour les yeux //
Personne n'en parle à priori, mais une image HDR mal mise en oeuvre peut fatiguer la vue, voire agresser l'oeil.
La norme dit que la luminosité locale des écrans peut aller jusqu'à 10000 nits, ce qui est énorme. Si le gamma est mal géré, c'est une trop grande partie de l'image qui va se retrouver BCP TROP lumineuse avec les risques pour les yeux qui en découlent, surtout si vous aimez l'immersion de l'obscurité.
Pour illustration pas forcément réelle, voici un cliché HDR "crâmé" sans doute par l'appareil photo mais qui n'est pas sans rappeler certaines démos que j'ai vues en HDR :




D'où l'intérêt encore une fois d'une vraie calibration pour éviter de vous retrouver avec une image qui vous abime les yeux. Que ce soit par excès de luminosité, ou au contraire par manque, obligeant vos yeux à forcer pour voir les détails de l'image. ( http://www.kazcorporation.com/#!calibration-video-professionnelle/sitepage_3 )

Tu as oublié de parler du blooming aussi ...

Kazuya a écrit:EDIT : Yes faudra que je le rajoute.

Rec2020 : la réponse de Dolby Vision, le point sur la 3Dlut

Alors que certains prônent la 3Dlut comme réponse à tous les problèmes, je n'en ai jamais été convaincu.
Comme déjà dit, une 3Dlut est utile quand un diffuseur ne propose pas les réglages suffisants pour un réglage THX, c'est à dire post calibration des points de référence éloignés au maximum d'un deltaE de 2 par rapport à la norme. Cas de plus en plus rare de nos jours avec l'apparition du Color Management, et même du Gamut Management (un Sony 520 par exemple possède 2 réglages pour les saturations : celui du gamut et celui de l'intérieur du triangle).

Dernièrement, les adeptes de la 3Dlut y trouvaient un autre avantage : convertir le rec2020 des sources UHD vers le rec709 ou le DCI, des espaces couleurs plus petits.
Or il est impossible de "comprimer" un espace de couleurs sans perte. Pire encore, en faisant ceci, il n'y a plus de "norme cible". C'est à dire que les points seront répartis selon le bon vouloir du soft de façon "mathématique", mais sans cohérence avec la volonté initiale du réalisateur.

Consultés récemment lors de la démo HCFR Trinnov Dolby, voici la réponse de Dolby Vision :
"En effet, pour convertir un espace de couleur rec2020 du disque UHD, il faut introduire une table de métadonnées indiquant au convertisseur (le lecteur UHD) où situer les points dans le nouvel espace de couleur cible. Des techniciens seront chargés de créer ces métadonnées scène par scène afin de respecter au mieux le film".

Donc il faut des métadonnées dynamiques, de la même façon que pour le HDR, afin de garantir une bonne retranscription des couleurs et de la lumière originales du film.

Actuellement, on nage en plein flou car rien n'est défini ! Autrement dit, c'est du grand n'importe quoi et sans exagérer !!!
Ne croyez pas les avis subjectifs qui disent que c'est mieux en HDR ou en rec2020 car objectivement, pour l'instant, ce n'est pas le cas !!!