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Techno : le point sur la HDR (High Dynamic Range) des téléviseurs

Une technologie intéressante, mais inaccessible

2015 est une drôle d'année sur le marché des téléviseurs. Les constructeurs poussent l'Ultra HD alors que les contenus peinent à arriver et que les standards ne sont pas encore fixés, et voilà qu'on nous parle encore de nouvelles technologies. Nous allons nous intéresser ici à la HDR, ou High Dynamic Range. Qu'est-ce que la HDR ? À quoi sert-elle ? Comment en profiter ?



Qu'est-ce que la HDR ?

La HDR, pour High Dynamic Range, se traduit en français par "Imagerie à grande gamme dynamique". Il s'agit en fait d'un procédé permettant d'augmenter la plage dynamique d'une image et de facto la rendre plus contrastée. À la base, le but est de pouvoir exploiter plus de nuances de luminosité afin d'offrir des images proposant des détails aussi bien dans les tons lumineux que dans les tons sombres. L'idée n'est d'ailleurs pas récente puisqu'elle est déjà bien implantée dans la photographie. Le procédé est simple : l'appareil photo capture la même scène au moins deux fois, avec des niveaux d'exposition différents, afin de capter les zones sombres, puis les zones lumineuses d'une image, là où une photo standard devra faire le choix entre l'une ou l'autre et afficher soit des noirs bouchés et des détails dans les zones lumineuses, soit des blancs brûlés et des zones sombres détaillées.

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Exemple de contenu HDR converti pour un affichage sur un écran SDR standard.

En TV du coup, la méthode est également disponible en vidéo avec des caméras qui capturent l'image sur une gamme dynamique bien plus étendue, notamment grâce à un encodage des couleurs bien plus large. Le résultat doit ensuite être travaillé via étalonnage vidéo et peut éventuellement être repassé en SDR, afin d'être affiché sur n'importe quel écran, mais on ne conservera que les détails de l'image, perdant au passage l'amplitude lumineuse du HDR.

C'est donc ce mode HDR que comptent nous proposer dès cette année les constructeurs de TV, de façon à reproduire au plus près la captation d'origine.

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Les caméras professionnelles Sony F55, utilisées dans le cinéma, permettent de capturer des images d'une grande dynamique, qu'il faut ensuite étalonner pour en faire du HDR.

Un encodage des couleurs primaires sur 8 à 16 bits

Les afficheurs actuels sont limités en niveau de gradation. L'affichage des couleurs d'une majorité d'écrans est codé sur 8 bits, ce qui n'autorise que 255 nuances pour chaque couleur primaire de l'écran (rouge, vert et bleu). Dans la pratique, il suffit d'afficher un dégradé de nuances d'une couleur sur votre téléviseur pour y percevoir des bandes. Avec le codage sur 10 bits qui arrive avec les téléviseurs Ultra HD de 2015, on passe à 1024 nuances pour chaque couleur, soit des dégradés bien plus précis et harmonieux. Il devient donc possible de reproduire des détails de façon bien plus précise dans les tons les plus sombres ou les plus lumineux. C'est un premier élément indispensable vers une plage lumineuse plus grande. Pour info, les caméras HDR peuvent monter jusqu'en 16 bits par couleur, soit 65536 nuances.

Les caméras HDR peuvent monter jusqu'à 16 bits par couleur, soit 65536 nuances.

Étant donné que les nouvelles dalles peuvent désormais afficher plus de nuances, il faut un gain de luminosité pour mettre en valeur cette plus grande plage dynamique. Les constructeurs en profitent pour proposer une image plus lumineuse dans le but de reproduire avec plus de fidélité notamment les sources de lumière comme le soleil, les lampes, bougies, tout en rendant possible l'affichage des détails dans le reste de l'image. On parle actuellement de 700 candelas par mètre carré (Samsung) voire 1000 cd/m²(Philips).

En définitive, l'intérêt du HDR en TV est multiple, puisqu'on a d'un côté la possibilité d'afficher des images sans blancs brûlés ou noirs bouchés, mais aussi une représentation plus naturelle de l'image, notamment dans les sources de lumière. Bien évidemment, nous sommes encore très loin de la reproduction parfaite de ce que voit l'œil humain dans la réalité, mais c'est déjà un grand pas en avant.

Une histoire de standards et de chaîne de production

Proposer du contenu HDR n'est cependant pas chose aisée. Il faut une chaîne de production intégralement adaptée, à commencer par la caméra vidéo qui va servir à filmer. Il faut ensuite travailler sur du matériel compatible 10 bits pour étalonner les images et les adapter aux standards HDR des téléviseurs. En effet, la plage dynamique des caméras les plus récentes est bien supérieure à celle des meilleurs TV du marché. Enfin, la diffusion doit également prendre en compte le HDR, qui est un paramètre supplémentaire dans l'encodage du signal. 

Nous n'avons pour l'instant que très peu de visibilité sur les éventuels standards du HDR, chacun faisant sa sauce dans son coin. La seule initiative concrète actuellement venait de Dolby, qui, en s'engageant très tôt sur le HDR, avait proposé un standard aux spécificités alléchantes, mais très difficiles à adapter sur les téléviseurs actuels. En effet, outre le HDR, Dolby table sur un espace de couleurs beaucoup trop large pour les TV actuels, mais également une luminosité maximale de 4000 candelas, rien que ça. C'est surtout le cinéma qui est visé par ces caractéristiques, avec récemment un test sur le film "À la poursuite de demain", qui a été tourné en HDR.

L'espoir viendrait plutôt de la formation en début d'année de l'UHD Alliance. On y trouve des constructeurs TV (LG, Samsung, Sony, Panasonic, Philips) et des partenaires techniques (Fox, Technicolor, Netflix, Walt Disney Studios).

Reste qu'il y a encore trop d'incertitudes pour se lancer dans l'aventure. Si le standard est désormais fixé et la plupart des démonstrations convaincantes, le premier problème reste le prix. En effet, si l'on veut profiter d'une vraie expérience HDR et pas d'une simple vidéo étalonnée, les modèles qui proposent les prérequis se comptent sur les doigts de la main. Pour rappel, afin de profiter au mieux du HDR, un TV doit proposer un rétroéclairage localisé (local dimming), une forte luminosité, des noirs convaincants et un affichage des couleurs primaires sur 10 bits. Des conditions qui réservent l'exploitation du HDR aux téléviseurs haut de gamme donc ; et il est pour l'heure difficile d'imaginer une généralisation de ce genre de technologies dans le milieu de gamme, tant la tendance va au rétroéclairage Edge Led dans tous les sens.
 

Norme Ultra HD Premium : l’avenir de la 4K ?



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L’année 2017 sera-t-elle celle de l’Ultra HD Premium ? Alors que les téléviseurs UHD 4K constituent désormais le gros de l’offre des fabricants de téléviseurs, un label de qualité vient d’être créé par l’UHD Alliance, pour aider le consommateur à choisir entre les bons téléviseurs UHD 4K et les excellents. Les téléviseurs Ultra HD Premium sont ainsi capables d’afficher une image plus contrastée (technologie HDR), avec une colorimétrie étendue couvrant 90 % du spectre réel et en respectant un espace de couleurs de référence (BT.2020).

Norme Ultra HD Premium : deux poids, deux mesures

L’image HDR (High Dynamic Range) de la norme Ultra HD Premium garantit un niveau de détails supérieur dans les zones sombres comme dans les zones claires de l’image. Nécessairement, les téléviseurs OLED dont les diodes sont capables d’un noir absolu, disposent d’un avantage colossal sur les modèles à rétro-éclairage LED – qui ne produisent au mieux qu’un gris foncé.
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Le téléviseur OLED LG OLED65E6V, certifié Ultra HD Premium
Pour ne pas pénaliser les marques ne disposant pas de la technologie OLED, l’UHD Alliance a décidé de certifier les téléviseurs à rétro-éclairage LED dont le niveau de noir atteint 0,05 nits (ou candelas), à condition que leur niveau de blanc atteigne 1000 nits, soit un contraste de 20 000:1.

Par comparaison, le contraste des téléviseurs OLED certifiés Ultra HD Premium dépasse 1 000 000:1, ce qui représente 50 fois plus de nuances.

Précisons que Sony, qui dispose à son catalogue de téléviseurs répondant aux critères de la norme Ultra HD Premium a décidé de ne pas intégrer le label à ses produits.

Ultra HD Premium : existe-t-il des contenus compatibles ?

Les téléviseurs certifiés Ultra HD Premium peuvent afficher 8 millions de pixels, des milliards de couleurs et un contraste exceptionnel. Mais existe-t-il des programmes télévisés, des films ou des séries répondant à ces critères ? La réponse est… très peu. Même les films Blu-ray Ultra HD sont rares à répondre totalement à la norme Ultra HD Premium (4K/HDR/colorimétrie).
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Star Trek Beyond, proposé en Ultra HD 4K HDR… mais masterisé en 2K

• En ce qui concerne le contraste HDR, peu de films sont captés avec des caméras compatibles. On peut citer toutefois Star Trek Beyond (2016), ainsi que les deux précédents volets réalisés par J.J Abrams, tous disponibles sur Blu-ray Ultra HD HDR Dolby Vision.
  
• En ce qui concerne la colorimétrie étendue, celle-ci est bien prise en charge par les Blu-ray Ultra HD.
  
• Quant à la résolution 4k, ce n’est pas aussi simple…
  

L’Ultra HD Premium, mieux qu’au cinéma ?

Pour faire une analogie avec le son, on pourrait dire que les sources projetées au cinéma sont au format FLAC, tandis que les Blu-ray UHD sont au format MP3. Cela peut sembler excessif et c’est pourtant véridique. En effet, le nouveau codec Ultra HD HEVC combine des images compressées par détérioration et d’autres reconstruites d’après les précédentes et suivantes. De fait, l’échantillonnage des couleurs est très incomplet. Au cinéma, c’est le contraire : chaque image est enregistrée au format JPEG2000, qui utilise une compression non détériorante et un échantillonnage de couleurs optimal. Voilà pourquoi bien que projetée en 2K (2048x1080p) sur un écran géant, l’image d’un film au cinéma est superbe.

Les films au cinéma sont donc en 2K et sur Blu-ray UHD en 4K… c’est possible ?

La quasi totalité des films sont masterisés en 2K pour le cinéma, car le format de diffusion des salles obscures est précisément le 2K. Le matériel de filmage implique souvent des caméras de 2K à 5K et le mastering est ainsi réalisé dans la résolution la plus basse. Par ailleurs, la plupart des studios d’effets spéciaux sont seulement équipés pour travailler en 2K, le passage à l’Ultra HD étant très onéreux.

Conséquence, la plupart des films de 2016 disponibles en Blu-ray Ultra HD sont en réalité des formats 2K upscalés en 4K.

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Mais il existe des exceptions, à l’instar de The Revenant, capté et masterisé en 4K. On peut attendre également du prochain Avatar – qui sera capté en 8K ! – qu’il contribue à booster l’Ultra HD Premium. Autre exception notable : les films d’animation masterisés en 2K qui peuvent être « versionnés » en 4K, puisque les images sont vectorielles. Comme des Bêtes, prévu pour décembre 2016 promet d’être magnifique.

Finalement, un téléviseur Ultra HD Premium, est-ce vraiment utile ?

À la lumière de nos explications, on pourrait en douter. Mais ce serait une erreur. Tout d’abord, la dalle d’un téléviseur Ultra HD 4K apporte un confort de visionnage supérieur à une dalle Full HD, même avec des contenus 1080p, 1080i (TNT) ou 720p. L’accroissement du nombre de pixels (de 2 à 8 millions) rend l’image plus douce et précise. En outre, le contraste élevé des téléviseurs Ultra HD Premium offre des images plus nuancées. Or ce sont précisément les nuances de couleurs qui donnent l’impression de définition.

Ensuite, de véritables contenus 4K Ultra HD Premium, cela existe ailleurs qu’au cinéma. On peut remercier NetFlix et Amazon !

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Daredevil, proposé en Ultra HD 4K HDR par NetFlix
En effet, les technologies de production de films et séries TV évoluent à pas de géant. NetFlix donc, produit ses propres films et séries et alimente ainsi l’offre de contenus Ultra HD Premium, puisque le mastering de ses productions est réalisé en 4K HDR. La série Daredevil, par exemple, est ainsi captée en 4K/5K, masterisée en 4K et streamée en 4K. Idem pour l’exceptionnelle série Transparent d’Amazon, captée, masterisée et streamée en 4K. À vrai dire, la plupart des nouvelles séries de ces deux plateformes de streaming sont garanties 100% Ultra HD.
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Transparent, capté, masterisé et diffusé en Ultra HD Premium par Amazon

De l’Ultra HD Premium pour les très vieux films ?

Le Seigneur des Anneaux, la seconde Trilogie Star Wars, Avatar, tous les films emblématiques du passage au numérique sont prisonniers des technologies qu’ils furent les premiers à utiliser. Filmés en 2K, produits en 2K, ils ne seront probablement jamais disponibles en 4K (sauf upscaling discutable). Le coût d’une nouvelle production serait colossal, car il faudrait refaire tous les effets spéciaux. En revanche, les films captés avec des caméras à pellicule argentique peuvent bénéficier d’un transfert télécinéma 4K. Autrement dit, il est possible de numériser les négatifs en 4K avec HDR et colorimétrie étendue. Il faudra simplement être patient, certains chefs-d’œuvre n’étant pas encore disponibles en Blu-ray 1080p. Il se dit que Disney préparerait des version Ultra HD 4K de tous ses films d’animation pour Noël…
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Quel avenir pour le support optique ?

La plus grande incertitude règne pour les disques DVD, Blu-ray et Blu-ray Ultra HD. En concurrence directe avec les plateformes de VOD / streaming, ils sont coûteux et ne garantissent plus la meilleure qualité possible. Évidemment, regarder un film 4K en streaming implique de disposer d’une connexion Internet performante, idéalement câblée ou fibrée. C’est certainement par la fibre optique voire par les technologies sans fil 5G et suivantes que les contenus vidéos certifiés Ultra HD Premium seront le plus largement véhiculés. Patience.

Merci Mr Jaurel pour ces infos techniques super utiles

Tu es le Michel Chevalet du forum
(ou le Marc Lesggy, pour les plus jeunes)

Merci pour l'article Jaurel.
En gros comme d'hab si tu veux soutenir le développement du BD UHD faut acheter ceux actuel en master 2k en prenant le risque de te sentir bien douillé si ils les ressortent en master 4k...

La constance est malheureusement dirigé vers la super consommation,voir l'ultra consommation. Mais je pense que l'avenir des softs est déjà bien compromis par l'arrivée du dématérialisé. A voir les majors et leur politique de vente... Les films "rentables" ont encore la chance d'être diffusés sur support physiques,mais pour combien de temps encore ?.
Sur Netflix la diffusion de vrais 4K est en passe de devenir un standard de diffusion, voir un label. Alors comment valoriser le support au rayon bleu ? comment donner aux collectionneurs l'envie de continuer à collectionner ?
La réponse n'est pas simple, mais des solutions existent. Commencer déjà par respecter les consommateurs en délivrant des informations crédibles et annoncer la couleur en termes de possibilités matériel...

Pour ma part je reste un passionné de beaux coffrets collector avec une réelle valeur ajoutée. J'ai du mal à me séparer de mes figurines et encore plus de mal à me séparer de mes collectors DVD ou Blu ray voir HD DVD.

Et la lumière fut -
Li-Fi : l’Internet haut débit par la lumière arrive sur le marché

C'était en septembre 2015. Lucibel, une entreprise française spécialisée dans l’éclairage Led, testait avec la Sogeprom un prototype de luminaire Li-Fi pour diffuser, via la lumière, une connexion Internet bidirectionnelle à 10 Mbit/s. Très prometteuse, cette technologie se pose en alternative crédible au Wi-Fi. Septembre 2016, Lucibel vient d’annoncer la disponibilité commerciale d’un luminaire Led compatible Li-Fi dont les performances ont été multipliées par quatre. Éclairage.


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La technologie de transmission sans fil Li-Fi repose sur l’éclairage Led. Elle consiste à utiliser la modulation de lumière à haute fréquence pour coder et transmettre des informations. 

Le Li-Fi (acronyme des mots anglais light et fidelity) est une technologie de connexion Internet sans fil qui utilise la partie visible du spectre électromagnétique. Concrètement, un ordinateur, un smartphone ou tout autre appareil compatible peut accéder à la Toile en haut débit en étant simplement placé dans le champ d'éclairage d'un luminaire de type Led (voir nos explications détaillées dans l'article d'origine).
Le Li-Fi a souvent fait l'actualité ces dernières années mais ne s'est jamais concrétisé commercialement. Toutefois, les choses devraient commencer à bouger avec l'annonce par la société française Lucibel de la commercialisation du premier luminaire Li-Fi. Développé en partenariat avec la société écossaise PureLIFI et fabriqué en France, le produit se présente sous la forme d'un éclairage Led pour plafond relié à l'Internet par un câble RJ45 (Ethernet) et à un émetteur-récepteur qui assure la modulation et reçoit le signal envoyé par le terminal connecté. Ce dernier utilise une clé USB Li-Fi pour recevoir les données.


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Voici la version commerciale du dispositif Li-Fi de Lucibel. la photo supérieure nous montre le système d'éclairage Led au plafond dont le cône de lumière diffuse le signal haut débit. La photo du bas présente la "clé USB Li-Fi" qui est en fait un boitier externe encore assez volumineux et sert à recevoir les données. Lucibel fait de la miniaturisation de cet accessoire et son intégration dans les terminaux une priorité pour s'attaquer au marché des particuliers.© Lucibel

Un produit Li-Fi grand public pas avant 2019-2020

Lucibel annonce que le débit bidirectionnel de son système a été multiplié par quatre depuis le test de son premier prototype opérationnel en 2015. « On est passé de 10 Mbit/s à 42,5 Mbit/s », nous a indiqué Édouard Lebrun, directeur Innovation de Lucibel. Dans un premier temps, le dispositif ciblera le marché professionnel avec un tarif de 2.300 euros (hors taxes) comprenant le luminaire et la clé. Les banques, centres de recherche et développement, hôpitaux, crèches, écoles, aéroports, hôtels, espaces de travail font partie des lieux susceptibles de bénéficier des avantages qu'offre le Li-Fi par rapport à son concurrent le Wi-Fi en termes de sécurité des données et d'émissions d'ondes électromagnétiques.

Notre interlocuteur nous a précisé qu'un certain nombre d'entreprises privées, dont Microsoft France, Nexity et la Sogeprom ont d'ores et déjà adopté la solution Lucibel. Quant à une version grand public du produit, elle est prévue à l'horizon 2019-2020, pas avant. « L'adoption du Li-Fi par le grand public passera pas l'intégration de la technologie de réception (actuellement la clé USB Li-Fi, ndlr) dans les appareils », estime Édouard Lebrun. La baisse du prix public sera aussi déterminante pour favoriser l'adoption de cette technologie par les particuliers. « Courant 2018, nous sortiront la seconde génération de notre produit qui nous permettra de baisser sensiblement nos tarifs », nous a confié le directeur Innovation de Lucibel.

Très intéressant ça

Le wi-fi sous un lampadaire c'est pour demain...