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L’évolution des technologies d’affichage a permis des avancées rapides et profondes de la qualité de l’image : que ce soit sur la définition de l’image, la quantité de couleurs et la luminosité. Dans cet article, nous allons faire le point sur les termes techniques passés et récents afin que vous puissiez mieux appréhender ces nouvelles technologies.

Terminologie

Définition

La définition d’affichage est le nombre de pixels que peut afficher un écran. On peut aussi parler de définition de l’image. Plutôt que de donner le nombre total de pixels à l’écran, on préfère définir une définition par le nombre de pixels sur la largeur multipliée par le nombre de pixels en hauteur. Par exemple, pour un écran Full HD on parlera d’une définition de 1920×1080 pixels.

Ratio d’aspect

Le fait de présenter une définition par sa largeur et sa hauteur ajoute une nouvelle notion : le ratio d’aspect, en anglais “aspect ratio”. Ce dernier se définit par le rapport entre la largeur et la hauteur. Il donne ainsi les proportions de l’image. Pour une définition de 1920×1080 pixels, il suffit de diviser 1920 par 1080 ce qui équivaut à un ratio d’aspect de 1,777.

Au lieu de donner le résultat exact de la division, on va tenter de simplifier. Pour du 1920×1080 pixels on va donc dire que la définition Full HD à un ratio d’aspect de 16/9.

Le ratio d’aspect est très important de nos jours avec la présence des réseaux sociaux et des smartphones. En effet, les smartphones sont souvent utilisés pour enregistrer à la verticale, format 9/16 (utilisé par certaines applications comme Instagram dans les stories) ou 1/1 carré.

Les définitions d’affichage : ratios d'aspects.
Différents ratios d’affichage en fonction des formats d’écran. Image : Shutterstock / Lavrentev Vladimir.

Fréquence d’image

Au cinéma comme en vidéo, nous travaillons avec des suites d’images qui créent le mouvement. Au cinéma, le nombre de pictogrammes sur la pellicule défile à la vitesse de 24 images par seconde. Cette vitesse a été choisie, non pas pour la fluidité des mouvements, mais pour la qualité du son, ainsi que pour des raisons économiques afin de ne pas trop utiliser de pellicule film.

Pour la vidéo, on sera sur du 25 images par seconde en France (PAL) et 30 images par seconde pour les États-Unis (NTSC). Ces vitesses se calent sur les phases du courant électrique 50Hz et 60Hz pour les écrans à tubes cathodiques.

Sur des plateformes de vidéos en ligne comme YouTube par exemple, il est possible de diffuser du contenu à des fréquences supérieures, jusqu’à 60 images par seconde offrant une plus grande fluidité dans les mouvements.

Le cinéma n’est pas en reste, car depuis quelques années, certaines salles peuvent projeter des films en HFR (High Frame Rate), c’est-à-dire une projection à fréquence d’image élevée qui peut aller de 48 images par seconde jusqu’à 120 images par seconde. Cette montée de la fréquence permet une plus grande fluidité des mouvements dans les scènes d’action par exemple. La seule condition est que lors du tournage, le film soit capturé avec cette fréquence d’image.

Entrelacé et progressif

Au cinéma, toutes les images présentes sur la pellicule sont projetées les une après les autres. Si on fait une pause à n’importe quel moment, nous verrons l’image complète comme une photographie. On parle dans ce cas d’images pleines ou “progressives”. Cela se traduit souvent par la lettre P majuscule. C’est pour cela que vous pouvez voir pour un film en haute définition cette nomenclature 1080P. Cela veut donc dire un film avec une définition de 1920×1080 pixels avec des images progressives.

Les définitions d’affichage : entrelacé et progressif.
Comparatif entre une image entrelacée et progressive.

Auparavant, en vidéo, la diffusion des images passait par un tube cathodique dans les téléviseurs. Ce tube affichait ligne par ligne les images les une après les autres. Lorsque l’on affichait une image pleine, les ingénieurs ont rencontré un problème de scintillement de l’image. La solution trouvée pour éviter ce scintillement fut d’afficher l’image en deux temps. Tout d’abord, les lignes impaires puis dans un second temps les lignes paires. Par l’effet de rémanence des tubes cathodiques, l’effet de scintillement disparaît. On parle donc, d’images entrelacées (Interlaced en anglais). On peut donc trouver des nomenclatures telles que 720i, ce qui définit un film d’une définition de 1280×720 pixels avec des images entrelacées. L’arrivée des écrans LCD permet de ne plus avoir ce problème de scintillement, car ils peuvent afficher plus rapidement les images.

Historique et définitions

Il y a eu beaucoup de normes et de définitions ces dernières décennies, faisons un point sur les principales.

Les définitions d’affichage : téléviseur.
Image : Shutterstock / Oleksiy Mark.

Définition SD

La définition SD, fut pendant de nombreuses années la définition sur nos téléviseurs avant l’avènement des formats HD. Deux normes de formats SD ont cohabité, le PAL et le NTSC.

Le format PAL utilisé en Europe et en Asie a une définition de 720×576 pixels, soit un ratio d’aspect de 4/3. On a donc une image plus carrée. La fréquence utilisée en Europe avec le PAL est de 25 images par seconde. Le format NTSC, utilisé principalement aux États-Unis/Japon, est défini par une définition de 720×480 pixels avec une fréquence d’images de 30 images par seconde.

Les définitions d’affichage : écran.
Image : Shutterstock / Ruslan Ivantsov.

Définition HD

L’arrivée de la haute définition (HD) s’est faite avec 2 normes, le 720P et le 1080P. Le 720P est une définition de 1280×720 pixels avec un ratio d’aspect 16/9 et a pour nom le HD Ready. Cette définition a servi de définition intermédiaire au niveau technique pour les constructeurs de téléviseurs et de caméras. Le 720P est une définition souvent utilisée pour la diffusion en ligne (“streaming”) et permet aux personnes ayant un débit faible d’afficher les contenus vidéo au format 16/9.
Le 1080P est une définition de 1920×1080 pixels avec aussi un ratio d’aspect 16/9 et celui-ci a pour nom le Full HD.

Les définitions d’affichage : 4H HDR.
Image : Shutterstock / Dreamearth.

4K-DCI Vs 4K-UHD

Pour succéder au Full HD, il fallait doubler la définition et donc atteindre les 4000 pixels de large. Au cinéma, une norme 4K existe depuis longtemps, avec une définition de 4096×2160 pixels (ratio d’aspect de 17/9). Cette définition a été établie par le groupe de travail Digital Cinema Initiatives (DCI) d’où le terme 4K DCI ou 4K Cinema.

Les définitions d’affichage : définitions 4K DCI.
Tableau des différentes définitions dont le 4K DCI.

Pour des raisons économiques et industrielles, les constructeurs de télévisions et de caméras ont préféré opter pour une définition de 3840×2160 pixels. Cela représente 4X la définition HD et par conséquent, garde le même ratio d’aspect 16/9. Si au début le terme 4K a été beaucoup utilisé (à tort), on utilisera plutôt les termes de Quad HD ou Ultra-HD (UHD) pour définir cette définition.

HDR

Les définitions d’affichage : HDR.
Image : Shutterstock / Vorawich.

Le passage au 4K a permis un gain pour le nombre de pixels, mais ce n’est pas le seul apport. En effet, la norme 4K UHD intègre d’autres ajouts par rapport à la norme HD.

Tout d’abord, un gain au niveau du nombre de couleurs et donc de l’espace colorimétrique. Si les formats SD et HD permettaient de voir un ensemble de 256 valeurs de couleurs par canal avec l’espace colorimétrique Red.709, le 4K-UHD permet d’afficher jusqu’à 4096 valeurs de couleurs par canal avec l’espace colorimétrique Red.2020.

Les définitions d’affichage : espaces couleurs.
Comparatif des espaces colorimétriques entre le Rec.709 et le Rec.2020.

Autre gain apporté par le passage au 4K-UHD : la luminosité ! En effet, la luminosité était définie par les limitations des tubes cathodiques dont la luminosité maximum était de 100 candelas par mètre carré. Cette limitation était toujours en vigueur sur les derniers écrans HD.

Le candela au mètre carré est une unité de mesure qui définit l’intensité lumineuse d’une source à un mètre autour de cette source. Le nit est l’unité qui est utilisée pour définir l’intensité lumineuse d’un écran. 1 nit équivaut à 1 candela par mètre carré.

Les définitions d’affichage : nits.
Tableau représentant les différentes valeurs de luminosité dans le monde réel.

Donc pour les résolutions SD et HD, nous avons une luminosité de 100 nits, ce qui définit la dynamique de luminosité des écrans dits SDR (standard dynamic range). Les écrans dits HDR pourront dépasser cette valeur de 100 nits.

Les définitions d’affichage : SDR contre HDR.
Comparatif entre une image SDR et HDR.

Le HDR permet donc d’afficher une plus grande plage de dynamique de luminosité avec des noirs plus profonds et des blancs plus lumineux et un plus grand contraste. De plus, le HDR intègre des métadonnées soit statiques, soit dynamiques pour informer l’affichage (le téléviseur) des informations de basse et haute lumière. Il existe de nombreuses normes HDR (HDR10, HDR10+, HDR Dolby vision, HLG, etc.) que nous détaillerons dans un futur article.

Ce qu’il faut savoir, c’est que la norme de base HDR10 permet de multiplier par 10 la luminosité que l’on avait précédemment !

Le futur 6K, 8K ?

Les définitions d’affichage : 8K.
Image : Shutterstock / S.Gvozd.

Les avancées techniques s’accélèrent du côté des constructeurs de caméras avec des capteurs de plus en plus grands et performants. Aujourd’hui, les capteurs 4K sont devenus des standards disponibles dans nos téléphones.

Les capteurs 6K et 8K commencent à être accessibles comme avec la caméra Blackmagic Pocket 6K ou encore le Lumix S1H. Du côté de la production, tout est déjà en place, la partie diffusion n’évolue pas au même rythme.

La 4K-UHD est disponible uniquement via les Blu-ray 4K-UHD ou bien via les services de streaming comme Netflix. Très peu de chaînes diffusent en 4K-UHD. Seul le Japon, comme à son habitude, montre la voie avec la couverture et la diffusion en 8K de la Coupe du Monde de Rugby 2019 et des prochains Jeux olympiques en 2020. Ce sera un test grandeur nature pour le reste du monde.

Auteur

Photographe, auteur et formateur. Il est un grand spécialiste de l'industrie de l'image. La photo et la vidéo n'ont pas de secret pour lui.

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