IBC 2015 : Ultra HD, de la Haute Dynamique partout !

logo uhdL’Ultra HD a réellement colonisé les salons broadcast il y a 3 ans, innovant chaque année par petite touche. La définition 4K, en 2012, la 4K à 50 images/seconde en 2013 puis l’Ultra HD phase 1 en 2014 – mêlant 4K, 50 images/seconde et quantification 10 bits par composante couleur Rouge/Vert/Bleu – pour s’offrir une première dénomination commerciale. Hélas, si les TV compatibles UHD phase 1 ont bien déferlés dès 2014 dans les magasins, très peu de programmes ont été mis à disposition. En effet, depuis 3 ans, le HDR (High Dynamic Range) affole les ingénieurs, les réalisateurs et les directeurs photo !

Les contenus Haute Dynamiques (HDR) constituent une vraie innovation de rupture, jusqu’à 3 fois plus perceptible que la définition 4K par rapport à la Haute Définition selon les tests indépendants menés par le consortium 4EVER et l’EBU. Depuis 3 ans la chaîne de captation, production, diffusion et réception HDR se construit brique par brique, elle a abouti en 2015 aux premières démonstrations de direct HDR, ouvrant la voie à des contenus Ultra HD beaucoup plus impressionnants.

Démonstration HDR 8K par la NHK

Démonstration HDR 8K par la NHK

Dans cette patiente construction de l’écosystème HDR, on peut néanmoins apprécier les efforts clés de l’industrie :

  • Apple a sorti les premiers écrans « Retina » à l’époque de l’iPad 3, ces écrans dotés d’un rétro-éclairage puissant proche des 500 Nits peuvent quasiment se voir qualifiés de HDR : capables de reproduire une gamme de luminosité du noir au blanc proche de ce que l’œil humain peut généralement apprécier. Depuis, Sony, Samsung, LG et tous les autres fabricants d’écrans proposent aussi leurs tablettes et TV HDR, passant le niveau de rétroéclairage des pixels blancs habituellement autour de 200 Nits à plus de 1.000 Nits, associées à des matrices LCD capables de gérer 10 bits de quantification par couleur Rouge/Vert/Bleu. Dans le domaine des moniteurs professionnels, le constat est identique en matière de haute luminosité, et s’accompagne même d’outils avancés de contrôle de la colorimétrie.
  • Du côté des caméras, Sony, Grass Valley, Ikegami, Hitachi, Panasonic, Canon… tous les fabricants ont présenté ces derniers mois une solution HDR. Souvent dotés de capteurs 12 ou 16 bits, ces caméras ont toujours opéré une compression de la dynamique pour sortir un signal quantifié sur 8 bits par composante. Finalement, leur demander de fournir un signal HDR correspond à réduire les méfaits de cette compression dynamique.
  • Les outils de production, notamment d’étalonnage, n’ont pas eu de difficulté non plus. L’étalonnage consiste notamment à adapter harmonieusement la dynamique et le rendu colorimétrique d’un signal. Là encore, le HDR ne fait que réduire la difficulté de la tâche.
  • Du côté des standards, la différence entre l’absence de standard grand public de 2014 et l’existence de 5 standards en 2015 n’incite pas à crier victoire. Avant d’afficher des contenus HDR sur une TV grand public, quelques batailles restent à mener. Le marché va sans doute mettre l’un des standards en avant, l’heureux élu proposera-t-il la meilleure qualité ? Sur la ligne de départ on compte les solutions sous licence : Dolby Vision, Technicolor et Philips, le standard HDR basique PQ 10 bits et le nouveau venu de la recherche publique l’Hybrid Log Gamma.
  • Les grandes marques d’encodeurs vidéo ont également misé sur le HDR pour valoriser leur expertise. En général chaque marque n’implémente qu’un seul standard, ou bien l’un des deux standards ouverts et un seul standard sous licence.

Sur le stand EBU, le consortium 4EVER – dont fait partie France Télévisions – présentait en collaboration avec la BBC et la NHK plusieurs démonstrations HDR. Parmi les 5 standards HDR proposés en 2015, BBC et NHK en ont inventé l’Hybrid Log Gamma qui recèle de grandes promesses. Les contenus traditionnels étant quantifiés sur 8 bits, ce standard propose de conserver l’apparence des contenus classiques (dits « Standard Dynamic Range ») et d’utiliser les 2 bits supplémentaires pour étendre copieusement la dynamique de l’image. 4EVER démontrait que l’usage de ce standard Hybrid Log Gamma offrait une qualité équivalente au standard PQ 10 bits, aujourd’hui le plus répandu car dépourvu de coût de licence. L’avantage de l’Hybrid Log Gamma de la BBC/NHK, c’est la rétro-compatibilité de cette solution, puisqu’une TV standard affiche un contenu HDR en SDR, et sans artefact apparent. A l’opposé, un contenu PQ 10 bits réclame l’interprétation d’une métadonnée pour s’afficher correctement sur une TV HDR, et dans le cas d’une TV standard incapable de traiter cette métadonnée, l’image affichée en SDR s’avère à peine reconnaissable.

démonstartions 4EVER sur le stand de l'EBU

démonstartions 4EVER sur le stand de l’EBU

Malgré ces solutions concurrentes PQ 10bits et Hybrid Log Gamma aussi pratiques que gratuites, Dolby poursuit sa conquête du marché HDR en offrant comme à son habitude un workflow de production propriétaire, depuis la post-production cinéma jusqu’au téléviseur grand public muni d’une licence Dolby Vision. La qualité est au rendez-vous, même s’il s’avère toujours impossible sur ce salon de comparer strictement les mêmes contenus HDR traités par deux technologies concurrentes. Néanmoins l’exercice de la production HDR en direct, auto-convertie en SDR, mérite d’être comparée à l’état de l’art actuel d’une production uniquement SDR. Le verdict : pas évident du tout ! En sortie de caméra HDR, tant que le signal reste entre les mains de l’ingénieur de la vision, la qualité maximale est obtenue sur les 2 types de sortie HDR et SDR. En revanche la déclinaison automatique HDR vers SDR côté téléspectateur, pour s’afficher sur une TV SDR, ne semble pas encore au niveau : la déclinaison manque clairement de brillance comparée aux contenus natifs SDR affichés tous les jours sur nos chaînes classiques. On imagine Dolby très concerné par ce challenge de l’auto-conversion, comme tous les autres fournisseurs de technologie HDR.

Explication pédagogique selon Dolby, pour illustrer l'intérêt d'une dynamique préservée

Explication pédagogique selon Dolby, pour illustrer l’intérêt d’une dynamique préservée

Au delà du HDR, d’autres démonstrations centrées sur le High Frame Rate (100 à 200 images/seconde) ont également permis de juger l’intérêt de cette technologie pour la captation de contenus particuliers en Ultra HD : golf, courses de chevaux, tennis… Plus la taille de l’écran grandit, plus la nécessité d’augmenter le nombre d’images/seconde s’impose, de sorte de préserver l’impression de netteté lors des mouvements de caméra.

Rendez-vous dans les mois à venir pour les premières retransmissions UHD-HDR. Après avoir été dévoilée au NAB 2015, l’arrivée sur le marché de la caméra tri-CMOS 4K Sony, référence HDC-4300, à la fois UHD, HDR et capable d’atteindre 100 images/seconde, apporte sur le papier les solutions attendues par la plupart des producteurs de sport et de spectacle vivant.

Sony 4k IBC2015

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