Tutorial sur le calibrage HDR des Vidéos-Projecteurs, Téléviseur LCD & OLED par a_romeo_fr/Satdream
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Calibrage HDR Express pour TV ou VP compatibles HDR
avec Mires HDR dédiées librement utilisables
(ainsi que les jeux de mires HDR complètes pour les workflows HCFR, Calman et Chromapure)
Questions ou commentaires: cf. le forum SATDREAM.TECH
Cible :
- Toute personne ayant déjà pratiqué le calibrage et ayant les connaissances de base (+logiciel de mesure/sonde)
- Procédure rapide permettant une bonne approximation des valeurs de calibration optimales
- Durée indicative (en maitrisant son Diffuseur/Source/Logiciel) : 1h30 environ (plus long sur un Oled
Le passage par un vrai Pro maitrisant le HDR reste la règle pour avoir un calibrage « parfait », et prend au minimum 1h30 à 2h ...
Rappels :
- les diffuseurs compatibles HDR disposent au minimum de 2 mémoires de réglages, l'une pour le SDR, l'autre pour le HDR, et les réglages SDR (CMS etc.) n'ont pas d'impact sur le CMS du mode HDR puisqu'ils sont propre au mode SDR ... il faut donc faire le calibrage CMS systématiquement en HDR (ce qui est fait en suivant le tuto de bout en bout).
Parfois certains diffuseurs ont des mémoires par mode SDR/HDR et par entrée HDMI1, HDMI2 etc. ce qui ajoute autant de calibrages à faire que d'entrées exploitées ... tout en offrant une très grande flexibilité/capacité de gestion de sources différentes (eg. un jeu de paramètres SDR/HDR pour un lecteur BR, l'autre SDR/HDR pour un mediaplayer etc.).
- Il n'y a aucune conversion de valeur de paramétrisation SDR vers le HDR, seuls s'appliquent les paramètres SDR en cas de conversion HDR > SDR par le TV, qui fait perdre l'intéret du HDR ...
- A l'inverse, un diffuseur de type Vidéoprojecteur est un dispositif natif SDR, MAIS il gère le HDR via une fonction de conversion (EOTF) qui lui est spécifique et optimisée avec l'usage d'autres éléments actifs (eg. iris, gestion dynamique laser, gestion de noir, gamme de couleur, vitesse des roues sur les DLPs etc). De sorte que le calibrage HDR a tout son sens sur un VP compatible.
1 - configuration
Sonde : on privilégiera une sonde spectrométrique en cas de VP laser (pb spécifique de mesures sur les VP laser à bloc laser bleu et roue phosphore type Optoma ou Acer) ou de TV Oled (problématique des pixels des dalles LG Display), mais la procédure est parfaitement applicable avec une sonde photométrique (sur TV LED/QLED etc. ou VP lampe UHD ou laser Sony/JVC ou x3 laser).
La sensibilité maximale de la sonde (eg. 1000 cd/m² ou 2000 cd/m²) n'a que très peu d'intéret en ce sens qu'il n'existe que 2 profils HDR de restitution, le 1000 cd/m² et le 4000 cd/m² (cf. F.A.Q) ... or les diffuseurs grand public actuels étant (très) loin des 4000 cd/m², on calibrera en pic 1000 cd/m² la plupart du temps ... que le diffuseur atteigne ou pas les 1000 cd/m². Quand bien même le diffuseur dépasse les 1000 cd/m² on restera calé sur le profil à 1000 cd/m² ...
Il est donc (actuellement) plus intéressant de disposer d'une sonde spectrométrique si on peut financièrement se le permettre.
Logiciel : une fois le logiciel retenu il faut le paramétrer comme il se doit eg. avec HCFR https://sourceforge.net/projects/hcfr/
Remarque: On effectue le calibrage en BT.2020 (les mires BT.2020-P3 sont spécifiques à certaines utilisations), et son matériel doit être paramétré en conséquence en BT.2020. En effet, l'UHD/HDR est définit par l'ITU (norme BT.2100), qui précise la colorimétrie en BT.2020, on calibre sur cette cible car la chaine image est basée dessus ... les BR-UHD (BR Alliance) sont encodés en BT.2020 (et les studios de cinéma font un DCI-P3 dans un BT.2020).
- Cible couleur BT.2020 (ou BT2020-P3 dans des cas spécifiques, mais attention rien à voir au niveau des mires !)
- Courbe EOTF Standard HDR = Gamma SMTPE 2084 ON
- Correction de teinte Standard HDR = BT.2390 ON
- HDR ON
- HDR Master MinL = 0.05 cd/m² MaxL = 4000 cd/m² (cad le niveau des vidéos en entrée, inutile de pousser au delà des 4000 cd c'est une moyenne)
- HDR Content Moy = 400 cd/m² MaxL = 2000 cd/m² (cad le niveau restitué par le diffuseur, c'est une moyenne pratique pas la valeur exacte du diffuseur !)
- Patterns BT2020HDR_50_50 (cad Windows 50% surface, 50% luminosité)
- deltaE : Color Diff. Formula : CIE2000 et Gray scale deltaE: Absolute Y wo/gamma (cad sans gamma)
Préparation de sa source et de son diffuseur (VP ou TV)
- Caler son VP ou sa TV en HDR, BT2020 ou BT2020-P3, en YUV étendu (ou RGB étendu), mettre la source en alignement des réglages
Remarque: Attention aux modes "auto detection", qui ne fonctionnent pas souvent très bien, et de même qu'il est nécessaire d'être en YUV 4 :2 :2 au maxium (vs. 4 :4 :4 qui n'est pas compatible de l'UHD 60hz en HDMI2.0). Il faut donc être en 4:2:0 ou 4:2:2 à l'émission, ce qui ne change en rien la qualité de restitution !
- Mettre tous les dispositifs de modulation luminosité, noir actif etc. à OFF
- Dans des cas particuliers, activer le module couleur étendu s’il existe (eg. sur VP Acer ou Optoma = Brillant Color ON) uniquement lorsqu’ils sont requis pour la couverture BT2020
- Régler le mode HDR « moyen » lorsqu’il existe plusieurs réglages - Prérégler la T° de couleur la plus proche du standard 6500 K (eg. CT3 ou équivalent, on peut toujours modifier par la suite)
- Saturation/Teinte sont préréglés à 50% pour plus de faciliter sur les réglages ensuite en étant au point "médian"
- Prérégler le paramètre Gamma à 2.4 (norme HDR !)
2 - mises à disposition des mires hdr
2.1 Mires HDR "express" pour suivre le tutoriel
Les mires HDR10+ (retrocompatible HDR10) ont été compilées (cf. ci-après) pour pouvoir être utilisées très rapidement (elles proviennent du jeux de mires Mehanik HDR10 qui sont libres de droits)
Principe :
- on diffuse la vidéo sur sa source, par simplification sur les TV on pourra utiliser le mediaplayer intégré s'il existe, en mettant les mires sur une clé USB etc.
- chaque vidéo (Gris, Colorimétrie de base, CMS étendue) contient l'ensemble des mires à la suite
- on fait « pause » sur le niveau concerné, puis « lecture/avance rapide » pour passer à la mire suivante, « retour rapide » pour revenir sur la mire précédente de la vidéo
Répertoire des Mires compilées à télécharger pour suivre le Tuto: https://app.box.com/s/dop1174xrjfb7cbm7f8v21phe3nfotab
- Gray.mkv : Mires Gris/niveaux de Blanc = Mire Windows 50%, 11 mires à la suite: 0,10,20,30,40,50 etc. 100%
- BT2020.mkv ou P3BT2020.mkv : Mires Couleurs RGBCMY BT2020 ou RGBCYM BT2020-P3 = Mire Windows 50%, 6 mires à la suite: Gris 50% >> R >> G >> B >> C >> M >> Y (niveau 50% /Saturation 100%)
- BT2020CMS.mkv ou P3BT2020CMS.mkv : Mires Couleurs CMS étendu BT2020 ou BT2020-P3 = Mire Windows 50%, 31 mires à la suite: Gris 50% >> R >> G >> B >> C >> M >> Y (niveau 50% /Saturation 0%,25%,50%,75%,100%) On veillera à utiliser les mires BT2020 ou BT2020-P3 fonctions de sa source/diffuseurs entre le BT2020 et le BT2020-P3 (couverture plus large des couleurs)
Pour information (alternative non recommandée):
Le tutoriel ne s'appuie pas sur la liste/déroulé du workflow HCFR mais sur une version optimisée des mires, cependant, si on ne souhaite pas utiliser les mires fournit ni suivre le tuto exactement: comment utiliser le générateur de mires intégré de HCFR en mode HDR ?
Pour pouvoir utiliser le générateur de mire HCFR en HDR, il est nécessaire de disposer:
- d'une des dernières versions de HCFR, car les premières versions "HDR" ne fonctionnaient pas correctement, pour info: version colorHCFR v3.5.1.4 est suivante Ok
- d'une carte graphique compatible HDR, avec une sortie HDMI supportant le mode étendu etc.
Il s'agit là du pb majeur: il existe certaines incompatibilité entre les drivers/modèles de cartes qui font que le HDR n'est pas généré correctement et reconnu par le diffuseur ... on testera tout simplement si le VP ou la TV concerné bascule bien en mode HDR lorsque les mires sont générées ...
On va pour cela simplement utiliser très classiquement le générateur de mires de HCFR (comme en SDR), il suffit de paramétrer le générateur HCFR en activant l'option HDR10 et en configurant les mires en 50%/50% pour pouvoir réaliser correctement les mesures de manière similaire à l'utilisation des "mires express":
- le reste de la procédure s'applique de la même manière en terme de configuration et utilisation des réglages, attendu qu'il n'y a pas à gérer le passage d'une mire sur l'autre ... puisque directement générée par HCFR
IMPORTANT: régulièrement le calibrage s'effectue sur la "chaine image" ... donc en toute rigueur on utilisera plutôt les mires fournies et non pas la génération HCFR, mires qui seront diffusées depuis la source utilisée ensuite (lecteur BR, mediaplayer etc.) au travers de la chaine image (yc ampli HC) jusqu'au diffuseur. C'est la seule manière rigoureuse de procéder pour avoir un calibrage exact ensuite lors du visionnage.
2.2 hors tutoriel: mise à disposition de Mires hdr complètes pour utilisation avec un logiciel tiers (eg. Calman etc.)
Jeux de mires HDR10+ (retrocompatible HDR10) complet provenant de Mehanik et qui sont libres de droits
Contenu (mires pour suivre les workflows intégrés de ces logiciels)
Rappel: il n'y a que 2 niveaux de luminosité maximale défini pour les diffuseurs par la Norme ITU BT.2100, 1000 cd/m² et 4000 cd/m² ... la prise de vue peut être encodée sur plus (eg. 10000 cd/m²) cependant que la restitution ne se fera actuellement que sur un diffuseur normé 1000 ou 4000 cd/m²
3 - procédure de calibrage hdr "express"
3.1 cas particulier du calibrage d'un tv oled
Pour les OLED, le calibrage est plus complèxe, on trouvera ci-après en exemple d'utilisation de la même procédure express pour calibrer un Oled Panasonic (méthode réutilisable sur n'importe quel Oled, les dalles venant toutes de chez LG Display ...) https://app.box.com/s/x206i7h0a75h2ffr4jznvd7ep49352u3
3.2 calibrage général d'un téléviseur lcd etc. ou d'un vidéoprojecteur
1° - Placement de la sonde
Objectif : faire la mesure là où les valeurs max. seront mesurables
- Mire Gray.mkv Gris/Blanc calée (pause) sur le niveau 100% blanc
- Mesure de luminosité à 100% en continu
- Cas d'une sonde placée à distance (en particulier pour un vidéo projecteur, dont la mesure se fait face à l'écran): lecture de la valeur en fL => On approche/éloigne la sonde de l'écran de sorte d’avoir la luminosité max (valeur en footLambert) on fini à +/- 5cm de l'emplacement optimal (ne pas chercher non plus la perfection)
- Cas d'une sonde placée collée à l'écran (pour un téléviseur): on place la sonde au centre de l'écran, là où la luminosité supposée est la plus forte
2° - Equilibre couleur/deltaE
Objectif : Obtenir la luminosité max (Pic HDR) avec le meilleur équilibre de couleur
Déroulé :
- Initialisation : Mettre les Gains RGB à 100% / Bias à 50%
- Mire Gray.mkv Gris/Blanc calée (pause) sur le niveau 100% Gris
- Mesure de luminosité à 100% en continu => On commence TOUJOURS par le Vert
- Régler les Gains RGB individuellement (l’un puis nouvelle mesure) => Cibler le deltaE le plus petit à 100%
- Mire Gray.mkv Gris/Blanc calée (pause) sur le niveau 50% Gris
- Mesure de luminosité à 50% en continu => On commence TOUJOURS par le Vert
- Régler les Gains & Bias RGB individuellement (l’un puis nouvelle mesure) => Cibler le deltaE le plus petit à 50%
- Cela impact forcément le deltaE à 100%, rechercher le meilleur compromis
- Mire Gray.mkv Gris/Blanc calée (pause) sur le niveau 10% Gris
- Mesure de luminosité à 0% en continu => On commence TOUJOURS par le Vert
- Régler les Bias RGB individuellement (l’un puis nouvelle mesure) => Cibler le deltaE le plus petit à 10%
- Cela impact forcément le deltaE à 50%, rechercher le meilleur compromis
Conseils :
- Attention : +1/-1 sur un Gain ou Bias modifie très rapidement le deltaE
- deltaE faible = AECs réduits (inutile de chercher à challenger, comprendre, discuter, mettre en doute, essayer et vous verrez !)
- deltaE cible = moyenne < 1.5 en HDR
Courbe équilibre RGB/deltaE après réglages:
Ici avec un VP Acer VL7860
Ici le noir aura une teinte très légèrement bleu, mais ce n'est pas génant/visible en réalité, le deltaE est toujours sous 1.5, la moyenne est à 0.9
Par comparaison le calibrage sur un VP est toujours plus délicat que sur un TV, le VP étant nativement un dispositif SDR (même s'il est spécifié HDR !), on travaille indirectement avec la fonction de conversion que le constructeur a implanter. Dans le cas d'une TV HDR on a un dispositif natif HDR avec lequel on peut travailler plus finement.
Ici avec un TV Oled Panasonic le deltaE est toujours sous 0.5, la moyenne est à 0.4 !!!
On vérifie la courbe de T° (VP ici)
3° - Luminosité/Contraste
Objectif : Obtenir le meilleur mapping de la courbe de luminosité vs. courbe théorique EOTF
Déroulé :
- Diffuser Gray.mkv avec les Gris de 0 à 100%, soit 11 niveaux (en faisant pause/mesure entre chaque niveau)
- Attendre la mesure du 100% pour voir la courbe résultante
- Coller le plus à la courbe cible: valeurs basses de la courbe de 0 à 40% = on règle la luminosité / valeurs hautes de la courbe de 40% à 70% = on règle le contraste
- Ajuster le Pic HDR :
- c’est le niveau sur la courbe en plateau (plat) auquel le VP illumine au maximum, on parle de clippinp
- Régler le contraste pour avoir 100% de luminosité sur les mires 80,90 et 100% blanc
- Revenir sur la mire 0% et redérouler toute la série de mesures après chaque modification de luminosité/contraste VP
C'est le plus long de la procédure ;)
Conseils :
- On ne peut avoir une courbe parfaite, cibler surtout la zone des 50% à 80% de gris, et bien caler le plateau
- Afin d’avoir des noirs « profonds » rester sous la courbe cible EOTF significativement entre 0 et 30%
Ajustements empiriques (cad pas strictement une mesure et ce que le calibrage suppose de faire !) au risque de choquer les aficionados des mesures/calibrage pro, dans un second temps, une fois toute la procédure appliquée (yc Colorimétrie), diffuser un film/vidéo avec des scènes sombres / vives saturées en HDR:
- Si le noir n’est pas assez noir, alors on peut procéder à un sous-nivellement du Bias (par rapport à la courbe de luminosité) : on ajuste -1 sur bias RGB de manière uniforme (-1 bias R/ -1 bias G / -1 bias )
- Une teinte noire ou une couleur de base trop saturée (eg trop rouge ou verte ou bleu alors que le deltaE est correct) = pb de niveau sur la source. => Dans ce second cas, on peut compenser sur le VP si impossible sur la source, mais toujours de -1 à -2 (grand max !) sur la teinte trop vive (eg. Un noir « rouge » = -1 sur le bias R, un Bleu vif trop saturé = -1 sur le gain B)
Courbe EOTF Cible (en gris) et mesures/calibrage (jaune)
Ici avec un VP Acer VL7860 (courbe favorisant les noirs)
On n'arrive jamais à caler exactement sur la courbe, le plateau du clipping (Pic HDR) est bien à ~80% et strictement à 90 et 100%.
Ici avec un TV Oled Panasonic (courbe "débouchant" les noirs)
4° - Colorimétrie
Objectif : Ajuster la colorimétrie pour avoir le meilleur équilibre des couleurs/rendu
Déroulé : Les écrans grand public ne couvrant pas l'espace colorimétrique BT.2020 en HDR on procède par calibrage à 50% de saturation et 50% de luminance ce qui permet de travailler sur l'espace réel du HDR.
- Diffuser les Mire BT2020CMS.mkv ou P3BT2020CMS.mkv suivant son VP/source (en faisant pause/mesure entre chaque niveau) et procéder à une calibration classique CMS de base
- Faire pause sur le Vert/mesure continue = ajuster le Vert (Teinte/Saturation)
- Faire pause sur le Rouge/mesure continue = ajuster le Rouge (Teinte/Saturation)
- Faire pause sur le Bleu/mesure continue = ajuster le Bleu (Teinte/Saturation)
- Faire pause sur le Cyan/mesure continue = ajuster le Cyan (Teinte/Saturation)
- Faire pause sur le Magenta/mesure continue = ajuster le Magenta (Teinte/Saturation)
- Faire pause sur le Jaune/mesure continue = ajuster le Jaune (Teinte/Saturation)
Si on souhaite peaufiner on passe sur des mires à 100% pour finaliser le calage des primaires. Et voila !
Conseils :
- On rappel: régler Teinte/Saturation déplace le point concerné sur le triangle CMS
- Impossible d’avoir une couverture parfaite, on recherche le meilleur compromis surtout sur RGB
Si RGB mal réglés, alors impossible de régler CMY car:
- le Jaune a pour composantes le Vert + Rouge et la complémentaire est le Bleu
- Le Magenta a pour composantes le Bleu + Rouge et la complémentaire est le Vert
- Le Cyan a pour composantes le Vert + Bleu et la complémentaire est le Rouge
CMS sur les niveaux fondamentaux après calibrage: nous sommes en BT.2020, et le VP ici ne couvre pas exactement le BT.2020 mais seulement à ~85% (alors que le même VP couvre 95% du BT.2020-P3 et presque 99% du BT.709)
5° - Colorimétrie Précise (CMS étendue) Je n’entre pas volontairement dans le détail de réglage CMS avec les niveaux intermédiaires, il consiste à dérouler les mires pour chaque couleur RGBCMY de niveaux 0,25,50,75 et 100% et ajuster. Il s’agit de réglages plus fins, dont rien n’est spécifique au HDR. On appliquera les procédures/tutoriaux que l’on trouve facilement sur le Web. => On utilisera les mires BT2020CMS.mkv ou P3BT2020CMS.mkv => C’est long :) mais amène une couverture plus ajustée des couleurs/niveaux.
Rappel: calibrage d'un OLED
Pour les OLED, le calibrage est plus complèxe, on trouvera ci-après en exemple la méthode pour calibrer un Oled Panasonic (méthode réutilisable sur n'importe quel Oled) https://app.box.com/s/x206i7h0a75h2ffr4jznvd7ep49352u3
Aller plus loin : le HDR c'est quoi ?
Pour toutes celles et ceux qui veulent une introduction rapide à ce qu'est le HDR, vous trouverez ici la présentation très bien faite de Steve Holmes de chez Tektronix https://www.smpte.org/sites/default/files/section-files/HDR.pdf
Doc. de chez Ericson: https://www.smpte.org/sites/default/files/section-files/HDR_Master_Class_SMPTE_Atlanta.pdf
Concernant la norme ITU de transfert OETF (prise de vue) vers EOTF (diffusion) et correction de teinte BT2390 https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-BT.2390-2016-PDF-E.pdf
4 - F.A.Q (questions fréquentes)
4.1 Normes & standards
On rappellera pour la nieme fois la valeur cible de Gamma est de 2.4 (tant en SDR qu'en HDR !) comme étant le standard normé BT.2100/BT.1886) ... et l'ensemble des valeurs cibles de calibrage sont édictées par l'Union Internationale des Télécommunications (dépendant de l'ONU). Tous les fabricants les respectent, de même que les chaines de productions vidéos (Blu-Ray UHD, HDTV etc.)
Rappel des normes ITU SDR/HDR
Rappel: il n'y a que 2 niveaux de luminosité maximale définis pour les diffuseurs par la Norme ITU BT.2100, 1000 cd/m² et 4000 cd/m² ... la prise de vue peut être encodée sur plus (eg. 10000 cd/m²) cependant que la restitution ne se fera actuellement que sur un diffuseur normé 1000 ou 4000 cd/m²
4.2 luminance & Gamma
Toute la subtilité réside entre une norme et sa mise en oeuvre ... de même sur la luminance SDR, calée à 120 cd/m² et sur laquelle toutes les chaines de production vidéo calent leur post-prod ... et pour laquelle certains poussent à 130 cd/m² voir plus ...
Après dans la mise en oeuvre, suivant le diffuseur cela va changer ... sur un VP on a toujours un "reliquat" de luminosité dans les noirs, qui nécessitent de pousser la luminosité, à l'inverse sur un Oled (ou un défunt Plasma) on a un contraste infini qui permet de "voir" les détails sans besoin de pousser la luminosité ...
Souvent on corrige en montant le gamma, ce qui, amha, est un non-sens, car le gamma est une fonction de transposition de niveaux image pour calculer des niveaux de luminance de manière homogène sur l'ensemble de ceux restituables par le diffuseur, et non pas un moyen de modifier la luminosité globale.
Aussi, je préfère "pousser" (légèrement !) le rétro-éclairage lorsque l'environnement le nécessite (et/ou jouer sur la luminosité sur un VP), plutot que de baisser le gamma ... car
Gamma = 2.4 en HDR ET en SDR !
Une pratique courante issue d'une formule de correction pour les TV CRT et les LCD de 1ere génération qui n'avait pas assez de dynamique (cad de niveaux de luminance restituable) par rapport à l'encodage image ... on calait à 2.2 faute de mieux ... ensuite c'est resté une pratique sans trop suivre qu'on était pas à la norme.
De nos jours, les diffuseurs (en particulier ceux HDR) fournissent suffisamment de niveaux pour permettre de basculer en 2.4 (qui est là aussi la cible d'encodage en post-production TV, Blu-ray etc.), et donc "l'adaptation" à l'environnement se fait avec retro-éclairage/luminosité.
Pour comprendre comment la Gamma intervient en SDR (fonction non-linéaire):
Remarque: on notera que la norme décrit l'équation avec Gamma "exposant de la fonction puissance"= 2.4
Alors qu'en HDR, c'est une fonction plus complèxe:
Remarque:
- avec EOTF[E'] qui est le Gamma SDR, d'où la notion de modification de transposée EOTF PQ vers EOTF Gamma en HDR en modifiant lorsque cela est disponible sur le diffuseur, la courbe "Gamma HDR"
- l'espace normalisé est sur 14 bits= 16384 (m1), la formule considère l'encodage de chaque couleur sur 12 bits (C1,C2,C3) tel que prévu par la norme = mode étendu 10/12 bits, avec élévation systématique sur 12 bits
4.3 edition de la courbe eotf gamma pour optimiser la luminance hdr
Beaucoup n'ont pas compris mais il y a bien une correction de Gamma EOTF en HDR de prévu par la norme BT.2390 (processus de restitution HDR). Cette correction n'a rien à voir avec le Gamma SDR ... il relève de la correction de la transposée de la fonction EOTF PQ vers Gamma EOTF (paramétrage qui n'existe pas tout le temps sur les TV/VP, et qui n'est pas forcément géré directement par les softs (HCFR, Calmann ...) = à gérer "à la mano".
Explication Les TV/VP n’implantent pas une fonction EOTF « temps-réel », mais une simple courbe courbe pré-calculée, la fonction mathématique EOTF est trop complèxe pour un calcul dynamique sur chaque pixel ...
Ainsi la courbe EOTF Gamma agit sur la luminance de manière détaillée, de sorte que la luminance résultante est une fonction: Y = (luminosité pixel)^ Gamma
Lorsque le diffuseur dispose d’une édition de courbe de EOTF Gamma éditer la courbe permet un ajustement précis pour optimiser la luminance (eg. les Oled Panasonic offre cette possibilité suivant 12 points de réglages)
Editer la courbe revient à modifier les valeurs de transposée de luminosité sur chaque niveau de luminosité (IRE) de sorte d’ajuster la luminance résultante. C’est une manière « fine » de finaliser le calibrage de luminance résultante tel que le recommande Christie Digital, attendu que dans les systèmes professionnels, la courbe est éditable sur plusieurs centaines des points.
Exemple de profil de correction sur un Oled Panasonic (Correspond aux valeurs de paramètrage "Gamma EOTF" permettant ici de corriger la courbe EOTF PQ à l'IRE90 en particulier)
Remarque: cette courbe en exemple ne peut être générée ni par HCFR, Calmann ou Chromapure, elle est issue du logiciel de contrôle Panasonic sous iOS.
4.4 mode limité vs. étendu & encodage 10 ou 12 bits
C'est la BT.2100-2 (pas la BT.2100 attention
) qui précise que le mode étendu est le mode à privilégier (pour le mastering/postproduction, encodage, diffusion). En précisant que le mode limité était issu de problème sur les CRT, et que désormais c'est la norme BT.2390 qui est applicable et définit les informations techniques désormais applicables.
Extrait de la recommandation :
BT-2100-2L'Assemblée des radiocommunications de l'UIT, considérant:a) que l'UIT-R a défini des formats d'image de télévision numérique pour la télévision à haute définition (TVHD) et la télévision à ultra-haute définition (TVUHD) dans les Recommandations UIT-R BT.709 et UIT-R BT.2020;b) que ces formats d'image de télévision numérique ont été limités quant à la plage dynamique d'image qu'ils peuvent offrir du fait qu'ils reposent sur des caractéristiques héritées des systèmes à tube à rayon cathodique (CRT, cathode ray tube) dans lesquels la brillance de l'image et le niveau de détail dans les zones sombres sont limités;c) que les écrans modernes sont capables de reproduire des images avec une luminance plus élevée, un plus grand rapport de contraste et une gamme de couleurs plus étendue que ceux classiquement utilisés pour la production de programmes;d) que les spectateurs attendent des futurs systèmes de télévision qu'ils offrent des caractéristiques encore meilleures que celles des systèmes de TVHD et TVUHD actuels, à savoir des sensations plus réalistes, une plus grande fidélité avec le monde réel et une information visuelle plus précise;e) qu'il a été établi que la télévision à grande plage dynamique (TV-HDR) permet aux téléspectateurs de mieux apprécier les images de télévision;f) que la TV-HDR provoque un saut qualitatif en termes d'expérience utilisateur en augmentant considérablement la brillance et les détails dans les zones claires et les objets réfléchissants diffus, tout en offrant un plus grand niveau de détail dans les zones sombres;g) que la combinaison de la plage dynamique améliorée et de la gamme de couleurs étendue donne à la TV-HDR un volume de couleurs sensiblement plus grand;h) qu'il est souhaitable d'assurer une certaine compatibilité, le cas échéant, entre d'un côté les formats d'image de la TV-HDR et, de l'autre, les flux de travail existants et les infrastructures;i) que des conditions d'observation de référence, y compris des paramètres d'affichage, devraient être définies pour les formats d'image de la TV-HDR, considérant en outre qu'étant donné les avancées rapides que connaît la technologie HDR, l'UIT peut souhaiter envisager de mettre à jour et d'améliorer rapidement la présente recommandation, reconnaissant que le Rapport UIT-R BT.2390 contient de nombreuses informations sur deux méthodes permettant de produire la TV-HDR, recommande que les spécifications concernant la quantification perceptuelle (PQ) ou la méthode hybride log-gamma (HLG) décrites dans la présente recommandation soient utilisées pour la production et l'échange international de programmes de TV-HDR.Conclusion: l'encodage PQ standard (Vidéos et Blu-Ray UHD) et HLG (télédiffusion)
sont en étendu depuis la sortie du format BR-UHD spécifié par le consortium BR, et en télédiffusion depuis que la NHK (et la BBC en UK) a procéder au normage du HLG (Norme ARIB STD-B67)
Remarque:
Nombreux sont ceux ne comprenant pas l’intérêt d’être en étendu au « prétexte » que l’encodage BR UHD est en limité.
Il faut comprendre que les sources types lecteurs BR, effectuent volontairement un up-sampling en étendu en amont des traitements internes, de sorte de dérouler les algorithmes de traitements d’images et d’amélioration/restitutions avec la dynamique la plus large. Puis si la sortie est limitée, alors ils vont réduire la dynamique.
Sauf que le diffuseur va faire la même opération, il va traiter le signal limité en le convertissant en étendu pour effectuer la restitution …
Afin, tant de respecter la norme/recommandation ITU, que de limiter le nombre conversions, et bénéficier de l’ensemble de la dynamique traité par la source, il est donc « recommandé » de calibrer en étendu … afin de n’avoir qu’un seul up-sampling.
Encodage en 10 ou 12 bits
Là ca devient plus compliqué, car le HDR10 est 10 bits, le HDR10+ est aussi 10 bits mais dynamique, et le DolbyVision est 12 bits ... ils passent par une standardisation auprès de l'ITU pour pouvoir être implantés, et suivent la norme ST 2084 d'encodage dynamique des méta-data et la fonction de transformée couleur ST 2094.
Le consortium Blu-Ray impose le support HEVC/HDR en HDR10 et DV 12 bits en option ...
Le mieux est encore de laisser faire source/diffuseur, en effet celui-ci établi automatiquement (réglage type 10/12 bits auto, même si effectivement on peut forcer les réglages) entre la source et le diffuseur fonction des capacités du diffuseur.
En mode automatique:
- Si le diffuseur est 12-bits, quelque soit l'encodage (10 ou 12 bits), celui-ci est émis en 12 bits, via un upsampling classique qui réattribue les 1024 niveaux sur 4096
- Si le diffuseur est 10-bits, si l'encodage est 10 bits la source émet tel quel, sinon elle fait un downsampling de 12 bits vers 10 bits ...
Remarque:
- il n'y a pas d'encodage 12 bits actuellement en HDR10/HDR10+ donc la fonction de downsampling 12 >> 10 bits n'existe qu'en DV.
- de la même manière que pour le l'étendu, la plupart des sources (eg. lecteur BR UHD) proposent un upsampling optimisé 12 bits pour générer des niveaux donnant plus de transitions et avoir une meilleur efficacité des fonctions de traitements images.
- les TV/VP sont à l'heure actuelle en 10 bits natif la plupart du temps (dalle 10 bits, DAC 10 bits du VP, les dalles 12 bits arrivent mais ne sont pas du tout encore le standard, même les HDR de début de gamme sont des 8 bits + frc = émulation 10 bits)
- On trouve pas mal de TV acceptant du 12 bits (toutes les DV), mais il y a peu d'intérêt en vrai puisque dalles souvent 10 bits, alors que sur un VP (qui sont des technos SDR analogique en bout de chaine) c'est différent la gestion 12 bits sert à mieux caractériser les niveaux analogiques qui seront exploités en aval.
4.5 Calibrage des video-projecteurs à source laser
Remarque sur le calibrage d'un VP à source Laser
L’utilisation d’une sonde photométrique n'est pas possible dans le cadre des calibrages précis de VP faisant appel à une source laser.
On pourra toujours faire un calibrage avec une sonde photométrique, mais ce dernier sera "approximatif" dans une certaine mesure.
En effet la largeur de la bande spectrale de chaque couleur émise est bien moins large que la résolution optique d'une sonde photométrique ... de fait seule une sonde spectrométrique permettra de faire un calibrage exact.
Pour comprendre, on distingue généralement dans ce contexte:
- la résolution optique, appelée largeur à mi-hauteur (FWHM, en anglais full width at half maximum), qui est une formule rapide pour déterminer l'amplitude d'une fonction. Elle est définie par le Federal Standard 1037C comme la « différence entre les deux valeurs extrêmes de la variable indépendante pour lesquelles la variable dépendante est égale à la moitié de sa valeur maximale ». C’est donc le paramètre formel définissant la largeur d’une raie spectrale très étroite, cad la résolution, sur une source laser
- La résolution digitale (nm/pixel), cad c'est la portion de bande spectrale qui illumine un pixel du détecteur d'une sonde (Rq: égale au minimum à 1/3 de la résolution optique pour être utilisable en calibrage)
- En enfin, la valeur de résolution calculée sur la base de la résolution optique et digitale
Lorsqu'on analyse la FWHM sur les VP "Laser" les plus courants (EPSON EH-LS10500, Acer VL7860, Optoma UHZ65, Sony VPL-VW760ES etc.), cette dernière est de 4 à 5nm, alors que les valeurs typiques de résolution utile d'une sonde photométrique sont de 10 à 20nm, elles sont de 1 et 5 Nm sur une sonde spectrométrique …
Les figures ci-après (provenant d'un ancien forum HC désormais fermé, et déjà utilisée sur le Tuto de Calibrage HDR) illustrent pour chaque axe X/Y la valeur de résolution calculée avec un résolution optique variant de 1 à 20 nm par pas de 1 nm. On peut voir que les deux valeurs chromatiques sont à peu près constante et changent très peu entre une résolution optique de 1 à 5 nm. De sorte qu'une mesure avec une résolution de 4 ou 5 nm suffit pour la calibrage des projecteurs laser, ainsi:
une sonde spectrométrique d'une résolution optique de 5nm est nécessaire pour réaliser le calibrage d'un VP Laser
A l'inverse on peut alors vérifier que la résolution est hors de portée/résolution d'une sonde photométrique ou d'une sonde spectrométrique de résolution insuffisante (rq: souvent les sondes photométrique et spectrométrique de début de gamme ont une résolution de l'ordre de 10nm):
4.6 démistification d'une fake news "Dolby aurait inventé le hdr ..."
Bein voyons ... le HDR tel qu'il est exploité en vidéo (ce que l'on appelle le "global-HDR method") a été inventé au milieu des années 90, il a été développé et breveté par Steve Mann pour le compte du MIT (MASSACHUSETTS INSTITUTE of TECHNOLOGY) au sein du Media Lab qui est financé par la société Tekronix Brevet N°US5828793A "Method and apparatus for producing digital images having extended dynamic ranges" https://worldwide.espacenet.com/patent/ ... DUS5828793 Le MIT (qui n'a pas vocation à faire de l'argent mais brevète pour éviter qu'un industriel fasse main basse sur ses recherches) a soumis ce brevet HDR à la normalisation auprès de l'Union Internationale des Telecommunications (l'ITU), qui est l'organisation des nations unies qui est la seule autorité compétente pour définir les normes et standards (c'est elle qui a défini le SDR, le BT.709, le BT.2020, le BT.1886, le ST.2188 etc.) C'est la norme ITU BT.2100-1 qui définit l'UHD, spécifie l'espace BT.2020 (parfois injustement appelé Rec.2020) comme espace colorimétrique, la norme 2084 pour les méta-data etc. c'est tout autant l'ITU qui a fixé la luminosité SDR de référence à 120 cd/m², ou les 2 profils de pic HDR à 1000 et 4000 cd/m², etc. Dolby tout autant que le consortium HDR10 ou le consoritium UHD Alliance Premium ne font qu'appliquer ces normes, en utilisant des algorithmes différents pour réaliser les calculs de profils, c'est en ce sens qu'il y a des différences, de même que sur le range d'encodage en 10 ou 12 bit mais qui suivent 2 options de la norme. Donc que l'encodage soit sur 10 ou 12 bits est lié à la norme ITU ST.2084 qui fixe la manière de procéder suivant les profils qui sont exploités par les industriels: sans tone mapping: le HDR originel de l'UHD Alliance très vite abandonné ou tone mapping static: le HDR "classique" (appelé aussi HDR10 car sur 10 bits), ou le tone mapping dynamique qu'exploitent Dolby Vision et HDR10+ Le tone mapping dynamique est plus précisément détaillé dans la norme ITU ST.2094 (incluse dans la ST.2084) en précisant l'encodage dynamique etc. ainsi que l'on soit en Dolby Vision ou en HDR10+ c'est toujours le même type de méta-data, de format d'encodage etc. ce qui change c'est l'option de la norme qui est retenue sur la profondeur en 10 ou 12 bits (la norme prévoyant jusqu'au 16 bits !), le sous-jeu de meta-data de la norme ST.2094 qui n'est pas le même, et donc le mode de calcul, mais c'est essentiellement la profondeur qui est déterminante dans le résultat visuel. Remarque: le HLG est différent mais il s'agit là d'une norme de télédiffusion et non pas une norme vidéo.Quant au blabla du pic à 10.000 cd/m² prévu par le Dolby Vision, ce n'est que du commercial car c'est la BT.2100-1 qui définit les profils et restreint l'UHD pour l'instant aux 2 profils 1000 et 4000 cd/m² ... pour le reste le format de méta-data laisse ouvert jusqu'à 32.768 cd/m² (ce qui ne veut plus rien dire ) donc ce n'est pas une caractéristique du DV mais de la norme qu'il suit ... Pas mieux pour le "tone extend" qui n'est qu'une variante autorisée par la norme de calcul de la fonction EOTF de transfert PQ pour permettre la visualisation sur des diffuseurs n'ayant pas l'intégralité de la plage d'affichage (cf. présentation listée en fin de post) C'est fondamentalement différent de l'historique bataille Betamax/VHS ou Blu-Ray/HD-DVD car il s'agissait à l'époque de technologies complètement différentes et qui ne faisaient l'objet d'aucune norme ... Il faut plutot voir que Dolby ou le consortium HDR10+ se battent pour des raisons économiques en cherchant à imposer "leurs" manières d'utiliser les normes et les soumettant à licences (payante chez Dolby) mais d'un point de vue diffuseur et/ou encodage c'est "standard" ... On pourra consulter le doc. de Steve Holmes (l'Expert HDR de chez Tektronix qui bossait avec S.Mann au MIT, co-inventeur du HDR), d'ailleurs nombre des illustrations de cette présentation "historique" ont été reprises ailleurs (eg. l'exemple de codage avec le dome du Capitol à Washington): https://www.smpte.org/sites/default/fil ... es/HDR.pdf
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