Dossier 4k Le HDR, c'est quoi ?

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Pour ce 1er dossier 4k, commençons par la base : le HDR !

Dossier HDR

Le HDR, c'est quoi ?

HDR est l’abréviation de High Dynamic Range (Plage dynamique élevée).
Ceci correspond à l’étendue mesurée entre la partie la plus claire et la plus sombre d’une image.
En bref, utiliser une plage dynamique en vidéo revient à rendre beaucoup plus visibles et distinctes les nuances entre les zones sombres et les zones plus lumineuses, autrement dit, à accentuer le contraste.

Le HDR est sans conteste la technologie la plus marquante de ces dernières années pour les écrans.
Grâce à elle, les noirs sont profonds, les lumières éclatantes et les nuances entre les deux, bien plus perceptibles.
La palette de couleurs est également plus large, rendant les images encore plus vives et éclatantes.

hdr10Sur notre site, les films proposés en HDR sont signalés par ce Logo.
La quasi-totalité des films en Blu-ray Ultra-hd 4k sont HDR à quelques rares exceptions près :
(Les Aventures de Rabbi Jacob, Zombie, La Rose écorchée, Le Spécialiste, Valerian et la Cité des Mille Planètes, Les Tontons Flingueurs, Collection Aventure Extrême et MTB Heroes Gobi Desert..)

Objectif luminosité

Par opposition au SDR (Standard Dynamic Range), c’est-à-dire le type d’images auquel vous avez affaire depuis les débuts de la télévision, le HDR propose d’étendre le ratio de contraste.
Tout est une histoire de luminance, laquelle s’exprime en nits (un nit = un candela par mètre carré [cd/m2]).

Un écran SDR affiche, selon les modèles, de 0.5 Nit à 100 Nits maximum.
Un écran HDR peut afficher de 0.0005 Nit jusqu'à 1500 Nits, selon qu'il s'agisse d'un écran Oled ou d'un Qled.

Les recommandations de l’UHD Alliance (coalition de studios de cinéma, de chaînes de TV, de constructeurs de téléviseurs et autres fournisseurs de contenu) recommande ainsi un pic de luminosité d’au moins 1000 nits et un niveau de noir à moins de 0,03 nit.

De quoi espérer que les scènes les plus éclairées soient particulièrement lumineuses, que les zones sombres ne soient pas délavées, et qu’entre les deux, les détails de l’image ne se perdent pas dans des zones bouchées et/ou surexposées

HDR vs SDR

« Bien-sûr, cette illustration est à but commercial pour expliquer le procédé. Il est évidemment rare de constater des différences aussi flagrantes... »

L'Espace couleurs ?

La luminosité est le coeur de cible du HDR, mais ce n’est pas le seul élément à prendre en compte.
Elle doit également être associée aux bonnes couleurs !.

Dans l'illustration qui va suivre, vous trouverez le diagramme qui représente toutes les couleurs que l'Oeil humain peut percevoir.
Aucun écran n'est capable de les reproduire.

Le plus petit triangle tracé en noir (REC.709) correspond au volume de couleurs des contenus Full HD.
Le triangle moyen (DCI-P3) correspond à ce que vous retrouvez au cinéma.
Et enfin le grand triangle (REC.2020) correspond au volume de couleurs des contenus 4K.. 

Gamut

C’est là qu’intervient la seconde recommandation de l’UHD Alliance : non seulement les appareils doivent disposer d’une entrée compatible avec l’espace colorimétrique Rec.2020 (ou BT2020), mais aussi de l’affichage d’au moins 90 % de l’espace colorimétrique DCI-P3.
Les constructeurs peuvent évidemment aller plus loin et afficher davantage de couleurs, mais ils doivent conserver l’équilibre entre chaque teinte pour éviter les dérives, ce qui n’est pas toujours une mince affaire...

La Profondeur de couleurs ?

Tous vos contenus Full HD, comme un Blu-ray classique par exemple, sont codés en 8 Bits, soit environ 10 millions de couleurs restituables sur votre téléviseur (REC.709 RGB limited).

Les contenus HDR sont codés en 10 Bits, avec cette fois plus d'1 milliard de couleurs !!!

Cette palette énorme permet notamment d'améliorer les dégradés de couleurs et de réduire considérablement les effets d'escaliers (Banding). (Nous verrons dans un autre article qu'il est possible d'aller encore plus loin avec le codage 12 Bits du Dolby Vision...)

Banding

Ok pour le HDR. Mais alors...et le HDR10 ?

Il s'agit du standard basé sur une plate-forme ouverte, baptisé HDR 10 parce qu'il utilise une échelle de quantification des couleurs sur 10 bits.
C'est la norme HDR retenue par l'UHD Alliance pour l'attribution du label Ultra HD Premium et l'étalonnage des films commercialisés sur support Blu-ray UHD.

S’il faut retenir un point, c’est bien qu’avec le HDR10, toutes les métadonnées (c’est-à-dire les détails de la vidéo permettant d’obtenir un rendu HDR), sont STATIQUESenvoyées en une fois, au début du flux vidéo, et ce pour l'ensemble du film.


hdr10+Contrairement au HDR10+ qui utilise des Métadonnées DYNAMIQUES, c'est à dire changeantes selon les scènes.... mais cela fera l'objet d'un prochain dossier ici-même....

Dolby Visionet contrairement également au Dolby Vision qui lui aussi utilise des Métadonnées DYNAMIQUES, et qui fera également l'objet d'un prochain dossier ici-même....

Ce qu'il faut retenir

Le HDR ne "Boost" pas artificiellement l'image, mais :
- il permet d'afficher plus d'informations en basses et hautes lumières
- il permet un codage en 10 Bits, permettant d'afficher 100 fois plus de couleurs que le SDR
- il permet d'afficher des cadences d'images supérieures aux classiques 24 ou 25 images par secondes, en allant jusqu'à 48, 60 et 120 images par secondes !
- le HDR10 envoi toutes les métadonnées en 1 fois au début du flux vidéo, valables pour l'ensemble du film.

Explications de PP Garcia (2016)

Vidéo de PP World, où PP Garcia nous explique le HDR avec ses mots, au moment de ses balbutiements...
(ceux du HDR, pas de PP Garcia), en Février 2016.
Bien-sûr, de l'eau a coulé sous les ponts depuis 4 ans, mais les explications de base restent les bonnes...

Allons encore plus loin...

Pour aller encore plus loin, Le Labo de Jay en la personne de Jean-Antoine, se joint à nous pour vous expliquer encore plus profondément le HDR...
Notamment en nous expliquant les étapes de la captation et de la fabrication du Signal :

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