Le HDR

Le HDR : une révolution en marche !

 

Introduction

Le terme HDR signifie High Dynamic Range, c’est-à-dire image à grande plage dynamique. Mais avant de détailler davantage ce procédé, commençons déjà par nous intéresser à l’écart qui existe entre les capacités de la vision humaine et notre matériel audiovisuel actuel.

L’oeil humain est capable de s’adapter à des niveaux de luminosité allant de 0,0001 à 10 000 candelas/m², voire plus encore. Nos écrans de télévision ou nos vidéoprojecteurs actuels sont bien loin de couvrir toute cette plage dynamique avec les images SDR (Standard Dynamic Range), car il existe des limitations héritées des écrans à tube cathodique (CRT – Cathode Ray Tube). Ainsi, comme nous pouvons le voir sur l’illustration ci-dessous, la plage dynamique et la palette colorimétrique (gamut) des images SDR sont fortement limitées par rapport à ce dont l’oeil humain est capable.

 

Actuellement, lorsqu’on calibre une image SDR, on limite les pics lumineux à 120 candelas/m² pour un écran LCD et à 48 candelas/m² en vidéoprojection. On est donc bien loin des plages dynamiques perçues dans la vie quotidienne ! Et c’est pareil pour la palette colorimétrique qui est limitée à l’espace de couleur Rec709, représenté ci-dessous par le triangle, alors que l’ensemble des couleurs perceptibles par nos yeux correspond à toute la figure colorée.

 

Pour les images HDR, la plage dynamique est nettement plus importante, elle pourra même aller dans l’avenir jusqu’à 10 000 candelas/m² avec le standard Dolby Vision, comme nous pouvons le voir sur l’illustration ci-dessous.

 

 

Et, en plus de cette augmentation de la plage dynamique, le HDR est accompagné d’un élargissement du gamut, qui pourra même aller dans l’avenir jusqu’à l’espace de couleur Rec2020 (cf figure ci-dessous).

 

 

 

HDR-10, Dolby Vision et Hybrid Log-Gamma : les trois standards HDR

Il existe actuellement trois standards HDR : le HDR-10, le Dolby Vision et l’Hybrid Log-Gamma.

 

Le HDR-10

Il s’agit d’un standard baptisé ainsi parce qu’il utilise une échelle de quantification des couleurs sur 10 bits. Chaque couleur primaire dispose alors de 1024 nuances possibles contre seulement 256 pour 8 bits. On peut alors, par synthèse additive, composer un peu plus d’un milliard de nuances de couleurs. Quant à la luminance maximale, elle doit être d’au moins 1000 candelas/m², mais ce standard prévoit une valeur qui peut monter jusqu’à 4000 candelas/m².

Le HDR-10 est actuellement le standard le plus utilisé.

 

Le Dolby Vision

Voici ci-dessous, quelques clichés tirés de Dolby.com, qui montrent des images comparatives entre HDR (à gauche) et SDR (à droite).

 

Les ingénieurs des laboratoires Dolby ont beaucoup travaillé sur le HDR afin de développer leur propre standard : le Dolby Vision. Ils se sont basés sur la perception de l’oeil en s’appuyant sur un panel de cobayes humains. Ces travaux les ont conduits à mettre au point une nouvelle fonction de transfert électro-optique (EOTF pour Electro Optical Transfer Function) plus proche de la vision humaine que ne l’était la courbe de gamma utilisée jusqu’alors pour les images SDR. Cette nouvelle courbe est standardisée sous la norme SMPTE ST-2084 pour être utilisée dans divers standards et applications liés au HDR.

Le Dolby vision va plus loin que le HDR-10 en proposant une quantification des couleurs sur 12 bits au lieu de 10. Cela permet de limiter grandement les effets de postérisation, chaque couleur primaire disposant alors de 4096 nuances possibles, soit presque 69 milliards de nuances de couleurs au total par synthèse additive.

 

Le Dolby Vision est aussi prévu pour gérer une luminance jusqu’à 10 000 candelas/m² lorsque certains écrans le permettront, contre seulement 4000 candelas/m² pour le HDR-10.

 

L’Hybrid Log-Gamma

Ce standard développé conjointement par la BBC (télévision britannique) et la NHK (télévision japonaise) est prévu pour être exploité principalement par l’univers « broadcast ». Tout comme le HDR-10, il utilise aussi 10 bits pour le codage de chaque couleur primaire.

 

 

Le HDR et les écrans de télévision

Le label Ultra HD Premium

Il s’agit d’une certification délivrée par l’ultra HD Alliance pour les téléviseurs les plus performants dans ce domaine.

Pour en bénéficier, un téléviseur doit réunir les critères suivants :

  • Afficher une résolution de 3840 x 2160 pixels (Ultra HD).
  • Codage des couleurs sur 10 bits.
  • Espace colorimétrique : entrée HDMI compatible Rec.2020 et capacité à afficher 90% ou plus de l’espace colorimétrique DCI-P3 (espace colorimétrique utilisé pour le cinéma numérique, couvrant environ 85% du spectre visible par l’œil humain).
  • Compatibilité HDR : luminosité maximale d’au moins 1000 cd/m² avec un niveau de noir inférieur ou égal à 0,05 cd/m² pour les téléviseurs LED ou luminosité maximale d’au moins 540 cd/m² avec un niveau de noir inférieur ou égal à 0,0005 cd/m² pour les téléviseurs OLED (norme SMTPE ST2084 EOTF). La norme retenue est le standard ouvert connu sous l’appellation HDR-10.

 

Le HDR, un procédé complètement adapté aux écrans de télé modernes.

Le HDR est vraiment adapté à l’univers de la télévision car la technologie le permet. En effet, pour les télés OLED, ou pour les télés LCD à rétroéclairage Full LED (on dit aussi LED direct), il est possible grâce au « local dimming » de moduler très localement la luminance de l’image de manière à en faire apparaître tous les détails. Donc les télés sont capables de reproduire toutes les informations contenues dans une source HDR.

 

 

Le HDR en vidéoprojection : une hérésie ?

Certainement pas !

Certes, le HDR est plus approprié aux écrans de télévision qu’aux vidéoprojecteurs, car pour ces derniers on ne dispose pas des mêmes taux de contraste ou de la possibilité de moduler localement l’éclairage de l’image, mais ce procédé représente malgré tout un apport considérable, même en vidéoprojection. En effet, progressivement les fabricants de vidéoprojecteurs commencent à savoir gérer de mieux en mieux le HDR, et le résultat est des plus convaincants. Pour ma part, j’ai eu la chance de voir des images HDR issues de Blu-ray UHD pour des projecteurs Sony (VPL-VW520ES et VPL-VW550ES), et je peux témoigner du bon prodigieux que ce procédé permet de réaliser à l’image en termes de réalisme.

 

Le HDR assombrit-il l’image en vidéoprojection ?

Une perte de luminosité peut en effet être constatée. Celle-ci est souvent due à l’utilisation d’un filtre coloré servant à élargir le gamut du projecteur, mais cet assombrissement peut aussi venir d’une mauvaise gestion du HDR. En effet, nous en sommes aux tout débuts de ce procédé, et il va falloir un peu de temps pour que l’ensemble des fabricants arrivent à décliner à la vidéoprojection une technologie prévue au départ pour les écrans de télévision. Par exemple, ce n’est pas exactement la même fonction de transfert électro-optique qui doit être utilisée, car si la luminance maximum peut atteindre 1000 candelas/m², voire 4000 candelas/m², en télévision, celle-ci devra être ajustée vers 100 candelas/m² pour la vidéoprojection.

En outre, le HDR est plus difficile à mettre en oeuvre en vidéoprojection car un certain nombres de paramètres peuvent intervenir : la surface de projection, le gain de la toile et le recul du projecteur par rapport à celle-ci. Bref, le HDR demande davantage de réglages et d’ajustements en vidéoprojection qu’en télévision. Mais, lorsque tous ces paramètres sont pris en compte, il n’y a aucune raison pour que le rendu HDR ne soit pas satisfaisant en vidéoprojection !

 

 

Où trouver du contenu HDR ?

Il existe plusieurs possibilités pour profiter de films ou de séries en HDR.

 

Les Blu-ray UHD

Sauf erreur de ma part, quasiment tous les Blu-ray UHD bénéficient du HDR. Pour l’instant, il s’agit du standard HDR-10, mais j’ai entendu parler de Dolby Vision pour certains d’entre-eux dès 2017.

 

Amazon, Netflix

Les services de vidéo en ligne Amazon et Netflix proposent des films et des séries en HDR (HDR-10 et Dolby Vision).

 

TNT, TV par satellite

Pour l’instant, les contenus HDR se limitent à quelques retransmissions d’événements sportifs, comme le tournoi de tennis de Roland Garros par exemple.

 

 

Mon point de vue sur le HDR

Contrairement à ce que disent quelques personnes, je pense que le HDR est beaucoup plus qu’un simple argument marketing. C’est même selon moi LA révolution en vidéo de cette décennie, tout comme a pu l’être le passage à la HD, il y a environ dix ans.

Le HDR apporte un tel réalisme, un tel naturel, qu’il constitue un bon en avant prodigieux. Tout comme dans la vie, les flammes ou le soleil sont vraiment éblouissants, et les zones sombres grouillent de détails. Lorsqu’on regarde des images HDR réalisées de manière intelligente, on n’a plus l’impression de voir un écran, mais on est totalement immergé dans la scène comme si on la vivait en vrai.

Dans l’histoire du cinéma ou de la télévision, quelques innovations technologiques ont tout révolutionné, comme le cinéma parlant ou le passage à la couleur, il faut bien avoir conscience que l’apport du HDR est de cet ordre là ! Il y aura un avant et un après.

La révolution HDR est en marche, qu’on se le dise !

Pour terminer cet article, je vous propose quelques photos d’images HDR réalisées lors de mon test du vidéoprojecteur Sony VPL-VW550ES. Cet appareil, avec son excellente gestion du HDR, m’a procuré de grands moments d’émotion !

 

 

 

Pour aller plus loin

 

Cet article a été rédigé par Hervé Thiollier – Consultant / installateur home cinéma – Calibreur vidéo – Revendeur Oppo

Site web : ht-consulting.pro

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