Télévision à haute gamme dynamique

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La vidéo HDR (ou vidéo à haute gamme dynamique) (synonyme de HDR-TV, de High Dynamic Range Television et de télévision à haute gamme dynamique) est un standard d'image numérique permettant de représenter des niveaux de luminosités plus élevés que la limite de 100cd/m² des vidéos standards (SDR).[1] Selon le format utilisé, une vidéo HDR permet de représenter des pics de luminosité jusqu'à une valeur de 1 000 nits (via le format HLG) ou jusqu'à 10 000 nits (via les formats Dolby Vision[2], HDR10, HDR10+). Ainsi, le HDR permet d'augmenter la gamme dynamique pouvant être enregistrée dans une image ou une vidéo numérique.

Le HDR permet d'obtenir des hautes-lumières plus lumineuses, plus détaillées et plus saturées en couleur. Les technologies liées au HDR permettent également d'améliorer le détail dans les zones sombres d'une image numérique[1],[2].

Bien que cela ne soit pas obligatoire, les vidéos au format HDR couvrent habituellement le Rec. 2020 qui est un gamut de couleur étendu. Cela permet d'augmenter le niveau de saturation à laquelle une couleur peut être représentée.[3] La combinaison du HDR et du Rec. 2020 permet d'augmenter les effets du HDR.[1]

La compatibilité HDR d'un appareil garantit uniquement la capacité de lire ou d'enregistrer une vidéo dans au moins un des formats HDR et ne garantit pas que l'appareil est capable d'exploiter le potentiel d'une vidéo HDR. Toutefois, des certifications facultatives existent afin de pouvoir garantir les capacités d'affichages des écrans HDR.

Intérêt[modifier | modifier le code]

Certaines technologies permettent d'augmenter la quantité de pixels d'une image numérique. Les standards HD, Full HD, Ultra HD, 4K, 8K, etc permettent d'augmenter la définition d'une image. Le nombre d'images par seconde (24, 25, 30, 60, 120, ...) permet d'augmenter la quantité de pixel par seconde. D'autres technologies permettent d'augmenter la qualité des pixels. C'est le cas pour les standards d'images ayant un gamut de couleur étendu (DCI-P3, Adobe RGB, Rec. 2020), c'est également le cas pour le HDR.

Les normes de luminosité des vidéos standards (SDR) sont basées sur les caractéristiques des télévisions à tube cathodique (luminosité maximale de 100 cd/m²)[1],[4]. Or, la luminosité maximale des écrans modernes est en constante augmentation et a dépassé ces limites. Les standards d'images HDR ont été développés dans le but de s'affranchir de ces limites.

La dynamique des caméras et appareils photographiques a aussi largement dépassé celle des vidéos SDR notamment à l'aide de la technologie de capture d'image HDR. La technologie HDR en photographie ne doit pas être confondu avec les standards d'images numériques HDR. La première permet d'augmenter la dynamique des images capturées, la deuxième permet d'augmenter la dynamique que l'on peut enregistrer dans une image ou dans une vidéo numérique en dépassant les limites du SDR (100 nits).

Les images générées par ordinateur (comme les effets spéciaux numériques ou les images des jeux vidéo) ont généralement un rendu interne effectué avec une grande dynamique. Du contenu HDR peut donc d’ores et déjà être créé.

Les télévisions modernes sont aussi capables de couvrir un espace de couleur plus grand qu’auparavant. La combinaison du HDR et d’un gamut de couleur étendu (tel que celui du Rec. 2020) permet l’apport d’un conséquent volume de couleur[1].

Les images et vidéos SDR ont comme défaut de ne pouvoir présenter qu'un faible niveau de détail dans les zones sombres de l'image et une faible saturation des couleurs à mesure qu'elles se rapprochent d'une luminosité de 100 cd/m² (ce qui blanchit les hautes-lumières)[2].

Des études ont montré qu’augmenter la luminosité et le détail des hautes-lumières ainsi que le détail dans les zones sombres permet d’améliorer l’expérience visuelle du spectateur[1].

Normes et spécifications[modifier | modifier le code]

En juillet 2016, l’ITU a publié la recommandation BT.2100 définissant les normes de la télévision à haute gamme dynamique. Rec. 2100 recommande l'arrêt de l’utilisation des fonctions de transfert conventionnelles à courbe gamma et le remplacement de celles-ci par la fonction de transfert du Perceptual Quantizer (PQ) ou du Hybrid Log-Gamma (HLG). Rec. 2100 se construit au-dessus des recommandations Rec. 709 (HD-TV) et Rec. 2020 (UHD-TV). Rec. 2100 autorise le HDR sur la haute définition et sur l'ultra-haute définition, requiert une profondeur des couleurs d'au moins 10 bits et établit un écran de référence avec un pic lumineux supérieur à 1000 cd/m² et un niveau de noir inférieur à 0,005 cd/m²[1] .

Le Perceptual Quantizer (PQ) a été développé par Dolby et publié en tant que SMPTE ST 2084. Il définit une fonction de transfert permettant l’affichage de vidéos HDR avec un niveau de luminosité allant jusqu’à 10 000 cd/m².

L’Hybrid Log-Gamma (HLG) a été développé par BBC et NHK et permet l’affichage de contenu HDR tout en assurant un certain niveau de compatibilité avec les écrans SDR.

Formats[modifier | modifier le code]

Dolby Vision[modifier | modifier le code]

Le format Dolby Vision regroupe la fonction de transfert SMPTE ST 2084 (PQ), 12 bits de profondeur de couleur, l’espace colorimétrique Rec.2020 et les métadonnées dynamiques. L'écran de référence utilisé pour Dolby Vision doit avoir un pic de luminosité maximal d’au moins 4000 cd/m². Pour le futur, des écrans de référence avec un pic lumineux de 10 000 cd/m² sont prévus[2].

HDR10[modifier | modifier le code]

Le format HDR10 Media Profile regroupe la fonction de transfert SMPTE ST 2084 (PQ), un sous-échantillonnage 4:2:0, 10 bits de profondeur de couleur, l’espace colorimétrique Rec.2020 et les métadonnées SMPTE ST 2086, MaxFALL, MaxCLL. [5]

HDR10+[modifier | modifier le code]

Le format HDR10+ reprend le HDR10 en y ajoutant les métadonnées dynamiques.

Certifications[modifier | modifier le code]

Un écran qualifié HDR peut être capable de lire une vidéo HDR et sans être capable de l'afficher différement qu'une vidéo standard. En effet, la compatibilité HDR d'un appareil garantit uniquement la capacité de lire ou d'enregistrer une vidéo dans au moins un des formats HDR et ne garantit pas que l'appareil est capable d'exploiter le potentiel d'une vidéo HDR.

Des certifications facultatives existent afin de pouvoir garantir les capacités d'affichages des écrans HDR.

Ultra HD Premium[modifier | modifier le code]

Le logo Ultra HD Premium certifie une compatibilité HDR ainsi que soit un pic de luminosité supérieur à 1000 cd/m² et un niveau de noir inférieur à 0,05 cd/m² soit un pic de luminosité supérieur à 540 cd/m² et un niveau de noir inférieur à 0,0005 cd/m²[6].

Mobile HDR Premium[modifier | modifier le code]

La certification "Mobile HDR Premium" concerne les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables.

DisplayHDR[modifier | modifier le code]

DisplayHDR est une certification HDR développées par VESA.

HDR et Ultra-HD[modifier | modifier le code]

L'Ultra HD Forum a lié le déploiement de l’Ultra-HD avec celui du HDR.[7] Toutefois, le HDR peut être déployé dans des vidéos avec une définition d'image inférieure[1].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a b c d e f g et h (en) « BT.2100 : Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange », sur Union internationale des télécommunications, (consulté le 11 janvier 2017)
  2. a b c et d (en) « Dolby Vision », sur Dolby Laboratories, Inc, (consulté le 10 janvier 2017).
  3. (en) « BT.2020 : Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange », sur Union internationale des télécommunications, (consulté le 11 janvier 2017)
  4. (en) « BT.1886 : Reference electro-optical transfer function for flat panel displays used in HDTV studio production », sur Union internationale des télécommunications, (consulté le 12 janvier 2017)
  5. (en) « CEA Defines ‘HDR Compatible’ Displays », sur Consumer Technology Association, (consulté le 10 janvier 2017).
  6. (en) « What does the “Ultra HD Premium™” logo mean? », sur UHD Alliance (consulté le 10 janvier 2017).
  7. (en) « End-to-end guidelines for phase A implementation », sur Ultra HD Forum, (consulté le 10 janvier 2017).

Liens externes[modifier | modifier le code]