[Dossier] Qu'est-ce que le HDR ? En quoi est-il important ?
©WCCFTech

HDR par ci, HDR par là, vous devez entendre ce terme en permanence. Il est fatalement associé à l’Ultra HD et à la 4K. Si bien que pour certain, le High Dynamic Range serait plus important que l’ultra haute définition. Remettons les choses à leur place et définissons ce qu’est le HDR, ce qu’il apporte et en quoi il est important (ou pas).

High Dynamic Range

Le High Dynamic Range est apparu avec l’Ultra HD. C’est l’une des caractéristiques optionnelles d’un flux vidéo UHD/4K. Le HDR n’existe pas sur les formats vidéo de définition inférieure.

Le HDR a été inventé par Dolby tout d’abord à destination des salles de cinema labellisées Dolby Cinema. Il a ensuite été décliné pour d’autres usages, et en particulier pour le Blu-ray UHD et les services de vidéo en streaming sur abonnement (Netflix, Amazon Prime). Il est aujourd’hui utilisé également pour l’affichage dynamique et l’événementiel.

©Dolby

Une échelle de luminosité avec plus de barreaux

La qualité de restitution d’un signal vidéo se défini par sa définition, sa colorimétrie, sa saturation, son contraste, sa luminosité… Quand l’UHD augmente le nombre de pixels (la définition), le HDR augmente les capacités en luminosité :

  • Le Range, dans High Dynamic Range, correspond à l’échelle de luminosité entre les éléments les plus sombres et les plus éclairés de l’image.
  • Le High Dynamic repose sur une échelle élargie en comparaison avec un signal standard (ou SDR pour Standard Dynamic Range).

En termes simples, cela signifie qu’il y a une augmentation du nombre de niveaux de luminosité que l’écran est capable de reproduire. Il en résulte une image plus fidèle à la réalité.

100 nits vs 10.000 nits

La plage dynamique standard (SDR) d’un signal haute définition classique offre un niveau de luminosité vidéo maximal de 100 nits. Le HDR est conçu pour atteindre 10.000 nits.

Attention, cela ne signifie pas que l’image en HDR sera 100 fois plus lumineuse. Ce qui serait très inconfortable à l’œil ! Mais le HDR gère précisément tous les éléments constitutifs de l’image en offrant ce pic de luminosité supplémentaire à ceux qui en ont besoin.

Aucun écran n’est capable d’afficher 10.000 nits aujourd’hui. Les meilleurs moniteurs professionnels de calibration pour le cinema montent à plusieurs milliers de nits. Les meilleurs écrans plats pour l’affichage fluctuent entre 1.000 et 2.000 nits environ.

La vidéo HDR à droite est bien plus lumineuse et précise, sans être surexposée. ©4K.com

Qu’est-ce que le tone mapping ?

Les programmes vidéo HDR intègrent les données de luminosité. Une vidéo pourra délivrer des pics de 2.000 nits, une autre 5.000 nits. Comment cela s’adapte à un afficheur compatible HDR mais avec seulement 1.000 nits de capacité ?

C’est là qu’intervient le tone mapping. Selon le format HDR, car il en existe plusieurs comme nous le verrons plus loin, l’adaptation entre le nombre de nits demandé et le nombre de nits disponible sera plus ou bien moins effectuée. C’est souvent au diffuseur de s’adapter avec le signal reçu, chacun réalisant le travail de tone mapping à sa sauce. Certains appareils de lecture commencent à sortir avec une fonction tone mapping pour adapter précisément le flux vidéo en sortie au diffuseur selon ses capacités.

Le HDR fait donc de son mieux pour délivrer une image réaliste avec les capacités des afficheurs et l’aide du tone mapping.

Qu’apporte le HDR concrètement ?

Le HDR n’a pas seulement un effet sur la luminosité. Par incidence, cette échelle de luminosité améliorée restitue des tons clairs beaucoup plus brillants, et un volume de couleur accru (saturation et luminosité). Au final, le HDR renforce l’impression de fidélité grâce à des profondeurs de bits plus élevées (10 bits ou 12 bits).

Quelques avantages du HDR en termes de fidélité à la réalité :

  • Les éléments lumineux principaux comme le feu ou les phares d’une voiture sont encore plus lumineux.
  • Les chromes et autres éléments réfléchis par le soleil sont encore plus brillants.
  • Les petits éléments à l’image comme les étoiles ne sont plus noyés dans les zones sombres où plus de détails deviennent visibles.

Les effets du HDR rapproche l’image affichée de la réalité. Elle correspond davantage à ce que nous voyons chaque jour dans le monde qui nous entoure.

La première ligne correspond à ce que voit notre œil au quotidien. La seconde ligne montre la perte sur un signal vidéo affiché en SDR. Sur la troisième ligne, le HDR a pour but de se rapprocher au plus près de la réalité. ©Dolby

Les différents formats HDR

Bien sûr, il ne pouvait exister un seul format HDR. Comme souvent dans l’audiovisuel, plusieurs solutions se concurrencent. Notez qu’elles sont incompatibles entre elles.

  • Dolby Vision – le format initié par Dolby fonctionnant sous licence ; il est dynamique, cela signifie qu’il envoie des informations au diffuseur à chaque image pour adapter la luminosité en permanence
  • HDR10 – c’est un format non dynamique open source simplifié et décliné du Dolby Vision ; il est le plus répandu
  • HDR10+ – le HDR10+ sous licence est une évolution du HDR10 en version dynamique ; il est porté principalement par Samsung
  • HLG – le Hybrid Log Gamma semi dynamique se destine aux diffusions broadcast
  • Technicolor Advanced HDR – pour les diffusion broadcast avec une rétro-compatibilité transparente pour les écrans SDR

Où le HDR est-il important ?

En résumé, le HDR est devenu indissociable de l’UHD/4K. Les images deviennent à la fois plus définies et plus lumineuses, dans le moindre détail. Dans les deux cas, le but est de se rapprocher au mieux de la réalité.

Le HDR se retrouve essentiellement dans le résidentiel, sur les Blu-ray UHD et Netflix par exemple. Mais il se développe également dans le domaine de l’affichage dynamique, pour créer des contenus qui attirent l’œil grâce à leur haute définition et leur brillance.

Enfin, les fabricants d’extendeurs, de switchs et de processeurs vidéo intègrent de plus en plus le support du HDR afin de le transmettre de bout en bout : Lightware, Gefen, tvONE

Source : Sound&Vision