Tout savoir sur le HDR et le Dolby Vision

Moins médiatiques que l'UHD-4K, les technologies HDR (High Dynamic Range) et Dolby Vision sont pourtant tout aussi révolutionnaires pour nos téléviseurs et sans doute plus spectaculaires à l’œil que le passage de la HD à l'Ultra Haute Définition.

Pourquoi ? Parce qu'ils permettent d'afficher une image avec des écarts de luminosité plus marqués entre sa partie la plus sombre et sa partie la plus claire qu'avec les téléviseurs standards (SDR = Standard Dynamic Range). Et comme l’œil humain est extrêmement sensible aux variations d'intensité lumineuses, le résultat à l'image est immédiatement perceptible : un contraste intra-image plus important, plus de gradation dans l'échelle de luminosité, davantage de nuances dans les couleurs et plus de détails visibles dans les parties les plus lumineuses comme dans les parties les plus obscures de l'image.

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En proposant des images dont le pic de luminosité est plus élevé, avec une plus grande subtilité dans les contrastes, les lecteurs Blu-ray UHD-4K, les téléviseurs UHD-4K et les vidéoprojecteurs compatibles HDR et Dolby Vision s'approchent du potentiel de perception de l’œil humain. Offrant un espace colorimétrique plus étendu, les standards HDR10, HDR10+ et Dolby Vision permettent d'afficher des images d'une vivacité et d'un réalisme incomparables grâce à une luminosité plus intense et une plus large palette de nuances dans les couleurs.

Qu'est-ce que le HDR ?

HDR = High Dynamic Range = Large plage dynamique. 

Ceux qui pratiquent la photographie connaissent certainement ce terme : la plage dynamique d'une image ("dynamic range" en anglais) est l'étendue mesurée entre sa partie la plus claire et sa partie la plus sombre. Plus la plage dynamique est étendue, plus l'image est contrastée et lisible, dans les zones sombres comme dans les zones claires. Les noirs et les blancs sont plus nuancés, les couleurs plus riches et plus subtiles.

L'introduction d'une plage dynamique étendue dans le domaine de la vidéo permet donc de rendre distincts de nombreux détails depuis les zones les plus sombres jusqu'aux zones les plus lumineuses de l'image. Cela nécessite cependant que l'intégralité des appareils utilisés pour la captation des images (caméras), la postproduction (montage, effets numériques...) et la diffusion (services de diffusion, téléviseurs...) soient compatibles.

L'héritage du tube cathodique...

Ce sont les capacités des écrans à tube cathodique (CRT - Cathode Ray Tube), avec leurs limitations, qui ont initialement servi d'étalon à la qualité d'image de la télévision couleur. La résolution, la plage dynamique, la palette colorimétrique (gamut) et même la fréquence d'affichage des images vidéo filmées et diffusées étaient intimement liées à cette technologie aujourd'hui révolue.

L'arrivée de la haute définition (HD 720p puis HD 1080p) a permis de faire évoluer la résolution des images jusqu'à une définition de 1920 x 1080 pixels et d'améliorer la colorimétrie avec l'adoption de l'espace colorimétrique Rec.709 (codage couleurs sur 8 bits, soit 256 valeurs, couvrant environ 35% du spectre visible par l’œil humain), ouvrant la voie aux technologies Deep Color et x.v.Colour implémentées sur les TV LCD et plasma HD et Full HD (HDTV et HDTV 1080p).

L'Ultra Haute Définition (UHD ou 4K) a ensuite enfoncé le clou en multipliant par quatre la résolution des images (UHD = 3840 x 2160 pixels) et en adoptant un espace colorimétrique encore plus étendu (Rec.2020, codage couleurs sur 10 bits, soit 1024 valeurs) afin qu'il couvre 75% du spectre visible par l’œil humain.

Mais il a fallu pour cela s'affranchir de la limite de 100 candelas/m² caractérisant le pic de luminosité des images affichées par un téléviseur, calée depuis toutes ces années sur les limites physiques des tubes cathodiques, alors que l’œil humain est capable de s'adapter à des niveaux de luminosité allant de 0,0001 à 10 000 candelas/m² !

Chose faite avec l'UHD et la norme SMTPE ST2084 EOTF qui définit donc une plage dynamique plus étendue pour les téléviseurs Ultra HD Premium (compatibles HDR 10), basée sur la sensibilité réelle de l’œil humain au contraste, et autorisant une large plage de luminance comprise entre 0 et 10 000 candelas/m² avec un échantillonnage de la luminance sur 10 bits au minimum.

Quelles sont les différents formats HDR ?

Ultra HD Premium

C'est la certification officielle la plus élevée pour un téléviseur UHD. Elle est délivrée par l'Ultra HD Alliance aux téléviseurs Ultra Haute Définition offrant a minima les caractéristiques suivantes :

• Résolution d'affichage : 3840 x 2160 pixels.
• Profondeur de couleurs : 10 bits.
• Espace colorimétrique : entrée HDMI compatible Rec.2020 et capacité à afficher 90% ou plus de l'espace colorimétrique DCI-P3 (espace colorimétrique utilisé pour le cinéma numérique, couvrant environ 85% du spectre visible par l’œil humain).
• Compatibilité HDR : luminosité maximale d'au moins 1000 cd/m² avec un niveau de noir inférieur ou égal à 0,05 cd/m² pour les téléviseurs LED ou luminosité maximale d'au moins 540 cd/m² avec un niveau de noir inférieur ou égal à 0,0005 cd/m² pour les téléviseurs OLED (norme SMTPE ST2084 EOTF). La norme retenue est le standard ouvert connu sous l'appellation HDR10.

HDR10

Il s'agit d'un standard basé sur une plate-forme ouverte, baptisé HDR10 parce qu'il utilise une échelle de quantification des couleurs sur 10 bits. Chaque fabricant de téléviseurs qui l'utilise peut l'implémenter comme il le souhaite (elle est parfois mentionnée sous le terme "HDR 1000" par certains fabricants de téléviseurs LCD LED).
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. Elle est en concurrence avec le Dolby Vision, un standard HDR propriétaire développé par les laboratoires Dolby, utilisant notamment une quantification sur 12 bits.

HDR10+

Ce standard HDR a été développé par l'UHD Alliance pour concurrencer le Dolby Vision. Comme ce dernier, le standard HDR10+ exploite des métadonnées dynamiques intégrées au flux vidéo pour que le diffuseur compatible (TV, vidéoprojecteur) puisse en optimiser l'affichage, scène par scène. Ce standard ouvert est soutenu notamment par la 20th Century Fox, Panasonic Corporation et Samsung.

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HDR10+ Adaptive

La fonction adaptative HDR10+ assure l'optimisation dynamique des images scène par scène, en exploitant les métadonnées HDR10+ et en s'adaptant aux conditions d'éclairage de la pièce pour améliorer l'expérience HDR. Cette fonction utilise le capteur de lumière du téléviseur et garantit que l’écran respecte l’intention créative du réalisateur sans aucune perte de détails ou de contraste, quelle que soit la luminosité ambiante.

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Dolby Vision

Le Dolby Vision est une technologie HDR développée par les laboratoires Dolby qui va plus loin que le standard HDR 10. Elle propose une quantification des couleurs sur 12 bits et surtout un véritable workflow (processus de mise en œuvre du standard) avec un contrôle rigoureux depuis l'étalonnage du master en post-production jusqu'au visionnage, seule garantie que l'image diffusée au spectateur final sera véritablement conforme à l'originale voulue par le réalisateur. Notez que tout flux vidéo encodé en Dolby Vision dispose de métadonnées HDR standards (HDR 10 bits) permettant la lecture en HDR10 avec une TV ou un projecteur HDR10 non certifié Dolby Vision.

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Dolby Vision IQ

Tout comme le Dolby Vision, le Dolby Vision IQ utilise des métadonnées dynamiques, mais en exploitant un capteur de lumière intégré au téléviseur pour adapter l'affichage de l'image en fonction de la luminosité ambiante. En cas de luminosité intense ou changeante dans la pièce, l'image s'adapte automatiquement. Le téléviseur réagit intelligemment et automatiquement aux conditions d'éclairage de la pièce, contribuant à une meilleure immersion des spectateurs dans le film sans qu'ils aient à modifier eux-mêmes l'éclairage dans la pièce ou les réglages sur le téléviseur. Plus besoin de tirer les rideaux pour profiter d'une image bien contrastée sur sa télévision.

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Hybrid Log Gamma (HLG)

Il s'agit d'un standard HDR libre de droit développé conjointement par la BBC et la NHK pour la diffusion des programmes TV avec des images à large plage dynamique (High Dynamic Range). Ce standard a été adopté par le consortium DVB (Digital Video Broadcasting), par l'ITU (International Telecommunication Union) ainsi que par le HDMI Forum (norme HDMI 2.0b).

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HDR

La mention HDR seule, (à ne pas confondre avec le standard HDR10) ne constituent pas un label de qualité officiel ni une norme clairement définie (HDR signifie simplement "plage dynamique étendue", High Dynamic Range en anglais). Apposée sur un téléviseur, elle indique donc que celui-ci offre une plage dynamique plus large qu'un téléviseur standard (SDR), donc supérieure à 100 nits (ou 100 candelas/m²). Les marques dont les téléviseurs ne satisfont pas à tous les critères du label Ultra HD Premium mais qui offrent quand même un pic de luminosité supérieur à 100 nits utilisent donc cette appellation pour se démarquer des téléviseurs standards. 
Dans leurs fiches techniques, certains fabricants ajoutent, en plus de la mention HDR, la luminosité maximale du téléviseur, exprimée en nits.

Qu'est-ce que le HDR tone mapping ?

Les contenus HDR permettent d’afficher des images beaucoup plus lumineuses qu’auparavant. Mais les pics de luminosité qu’ils peuvent atteindre sont parfois bien supérieurs à ceux qu’un téléviseur peut afficher. Chaque fichier vidéo HDR contient donc une « balise » (baptisée MaxCLL ou Maximum Content Light Level) indiquant son niveau de luminosité maximal, destinée au téléviseur compatible HDR. À charge pour ce dernier d’adapter l’affichage en fonction de ses capacités.

Selon la source (Blu-ray 4K, streaming) et le format d'encodage HDR retenu, les pics de luminosité des vidéos HDR dépassent généralement 1000 nits et peuvent atteindre 4000 nits voire 10 000 nits. Or les téléviseurs ne sont pas tous capables d'offrir de telles performances. Les meilleurs téléviseurs OLED plafonnent autour de 1400 nits et les TV QLED Mini-LED les plus récentes culminent aux environ de 5000 nits. C’est alors qu’intervient le HDR tone mapping, qui a pour rôle d’adapter l'affichage des images HDR en fonction des capacités du téléviseur. 

Que se passe-t-il lorsqu'on diffuse une image HDR avec des pics à 4000 nits sur une TV offrant un pic de luminosité maximal de 1000 nits ?
Si le téléviseur ne dispose pas d'une fonction de tone mapping, il réalise un clipping : les niveaux de luminosité de l’image originale sont respectés depuis le noir total (0 nit) jusqu’à la capacité maximale de la TV (1000 nits). Les parties de l’image dont la valeur d'intensité lumineuse est supérieure à 1000 nits ne sont pas traitées et s'affichent toutes à 1000 nits. La conséquence directement visible à l’écran, c’est que les objets très clairs et très lumineux comme les nuages ou la neige sont alors simplement blancs, sans texture ni détail visible.

Pour éviter cela, le processus de tone mapping fait correspondre l’échelle de luminosité de l’image HDR avec l'échelle de luminosité du téléviseur. Il va pour cela compresser la plage dynamique de l'image d'origine pour la faire entre dans la plage de valeurs couvertes par le téléviseur. Cela permet de conserver des nuances lumineuses dans les parties les plus sombres comme dans les parties les plus claires de l'image. 

Voir les écrans gamer compatibles HDR

La majorité des traitements de tone mapping fonctionnent selon le même principe : ils respectent les valeurs de luminosité de l'image d’origine de puis le noir total jusqu’à une certaine valeur, par exemple 300 nits pour notre TV plafonnée à 1000 nits. Au-delà, la luminosité des différents éléments de l'image est réduite de manière à ce que la valeur de luminosité maximale de l'image concorde avec le pic de luminosité de l'écran. Les parties les plus sombres de l’image restent ainsi lisibles (les noirs ne sont pas bouchés) et les parties les plus lumineuses sont nuancées. Les nuages ou la neige ne sont alors pas aussi lumineux qu’ils pourraient l’être avec un téléviseur HDR capable d’offrir des pics de luminosité plus élevés. Mais ils sont plus lumineux que les autres éléments de l’image à l’écran et conservent des détails et des nuances.

Dolby Vision

Contrairement au standard HDR 10, qui est ouvert, le Dolby Vision est une norme propriétaire. Cela implique donc d'utiliser du matériel certifié Dolby Vision pour la post-production, la diffusion (broadcast, support physique) et l'affichage. C'est une contrainte sur toute la chaîne de production et de diffusion de l'image, mais c'est ce qui garantit que l'affichage final, sur le téléviseur ou via un vidéoprojecteur compatible, sera absolument conforme à la vision du réalisateur. En effet, le standard Dolby Vision permet au(x) créateur(s) du film d'étalonner précisément la luminosité, le contraste et les couleurs de chaque plan et d'ajouter à l'image ainsi "calibrée" des métadonnées qui seront en bout de chaîne interprétées par le téléviseur compatible Dolby Vision pour qu'il affiche l'image telle qu'elle à été voulue par ses créateurs. Le processeur Dolby Vision (intégré au téléviseur ou au vidéoprojecteur) est même en mesure d'adapter le rendu de l'image en fonction des caractéristiques techniques spécifiques du dispositif d'affichage dans lequel il est intégré.

Avec le standard HDR 10, rien de tel. On n'est pas assuré qu'un film tourné avec une caméra capturant des pics de luminosité atteignant par exemple 2000 nits sera étalonné avec un moniteur compatible, ni que le rendu sur un téléviseur compatible HDR 10 mais plafonné à 1000 nits sera conforme à la vision du réalisateur.

En outre, la technologie Dolby Vision est d'ores et déjà compatible avec un codage sur 12 bits (contre 10 bits pour le HDR 10) et peut prendre en charge des images dont l'intensité lumineuse atteint 10 000 nits ! Bien que les meilleurs moniteurs professionnels n'atteignent aujourd'hui que 4000 nits et que les meilleurs téléviseurs dépassent à peine les 1000 nits, le Dolby Vision se positionne d'emblée comme une technologie d'avenir, capable d'appréhender et d'exploiter les évolutions des caméras de tournage, du matériel de production et des diffuseurs à venir.

Qu’est-ce que le Dolby Vision ?

Le Dolby Vision modifie notre appréhension des films, des séries et des jeux vidéos en améliorant l’intensité lumineuse, le contraste et les couleurs pour délivrer une image ultra-réaliste. En exploitant pleinement le potentiel des nouvelles technologies de projection cinéma et les capacités des téléviseurs de nouvelle génération, la technologie Dolby Vision délivre des contenus avec une plage dynamique étendue (HDR), ainsi qu’un espace colorimétrique (ou gamut de couleurs) plus important. L’image qui en résulte est si détaillée et si réaliste qu'on en viendrait à oublier qu'on regarde un écran.

Les normes actuelles concernant la diffusion d'images vidéo et le cinéma sont basées sur les limites imposées par des technologies obsolètes et nécessitent une altération du contenu original avant qu'il puisse être diffusé : cela provoque une importante réduction de l’espace colorimétrique, de l’intensité lumineuse et du contraste capturés par les caméras modernes. La technologie Dolby Vision s'attaque directement à ce problème en garantissant que la vision de l’équipe créative sera fidèlement reproduite par les écrans des téléviseurs, les ordinateurs ou les appareils portables compatibles Dolby Vision.

Le Dolby Vision est le complément naturel du Dolby Atmos. Les deux combinés donnent aux équipes créatives responsables des films, des jeux vidéo et des émissions de télévision des outils pour créer un résultat fidèle à leur vision, afin d’offrir aux spectateurs une expérience réellement immersive et sans le moindre compromis.

La technologie Dolby Vision permet d’exploiter au maximum de leurs capacités les téléviseurs, consoles de jeux, ordinateurs et appareils portables compatibles.

Dolby Vision : inspiré de la vision humaine

Il existe trois façons d’améliorer la qualité des films, des séries télévisées et des jeux vidéo :

• Améliorer la définition en augmentant le nombre de pixels dans l'image : UHD 4K, 8K et plus,
• Améliorer la fluidité en augmentant le nombre d’images affichées par seconde,
• Améliorer la qualité même des pixels affichés : plage dynamique étendue, large espace colorimétrique.

Les téléviseurs UHD-4K possèdent plus de pixels et les nouvelles normes destinées à ces téléviseurs Ultra Haute Définition définissent également une fréquence d'affichage plus importante. Cependant, ces normes ne permettent pas à chaque pixel de représenter toute la plage de luminosité existant dans la nature. La technologie Dolby Vision est la solution proposée par les laboratoires Dolby pour relever ce défi, en concurrence avec le HDR 10.

Dans la nature, l'échelle de couleurs et de luminosité est bien plus riche et plus étendue que celle que les téléviseurs, les disques Blu-ray et les salles de cinéma peuvent reproduire.

Les normes TV et Blu-ray actuelles limitent la luminance à un maximum de 100 nits et un minimum de 0,117 nits, ce qui limite également l’espace colorimétrique (ou gamut couleur) délivré par la source ou l’écran. L'image reproduite par les téléviseurs standards est donc très très loin d'offrir la richesse des images perçues par l’œil humain. Ces limites avec lesquelles doivent composer les téléviseurs haute définition actuels sont l’héritage des téléviseurs à tubes cathodiques d'antan.

Comment définir la plage dynamique nécessaire ?

L’équipe de recherche en image des laboratoires Dolby a conduit une série d'expériences auprès d'un groupe de spectateurs afin de répondre à cette question. Différents tests ont permis aux chercheurs de déterminer les préférences des spectateurs concernant le niveau de noir, le niveau de blanc et le contraste. Ils est ressorti de cette expérience qu’un système capable de reproduire une intensité lumineuse allant de 0 à 10 000 nits satisfaisait 90% des personnes du panel.

La représentation des couleurs sur les téléviseurs actuels est un autre problème de taille, lié aux restrictions d’intensité lumineuse et d’espace colorimétrique.

Cependant, une représentation en deux dimensions de l'espace colorimétrique est trop restrictive et ne permet pas de prendre en compte la luminance, qui constitue en quelque sorte le volume de couleur (intensité lumineuse/saturation), par analogie avec le volume sonore.

Il faut savoir que sur l'écran d'un téléviseur, l'affichage fonctionne par synthèse additive de trois couleurs primaires (sur le même principe que la vision humaine). Chaque pixel est en fait constitué de trois sous-pixels : un rouge, un vert et un bleu (système RVB). La couleur de chaque pixel affiché est donc déterminée par l'intensité lumineuse de chaque sous-pixel.

Pour afficher un pixel blanc, chacun de ses sous-pixels est poussé à son niveau d’intensité maximum. Le problème qui se pose avec une intensité lumineuse limitée à 100 nits (comme c’est le cas pour les téléviseurs HD et les disques Blu-ray), c'est que plus la couleur à afficher est claire, plus elle s’approche du blanc : les couleurs les plus claires sont alors moins saturées. Par exemple, le bleu saturé le plus clair affiché par un téléviseur ou un vidéoprojecteur standard (SDR) est de 7 nits, ce qui signifie qu’un ciel bleu ne sera jamais aussi clair et saturé qu’il devrait l’être.

Avec une intensité lumineuse pouvant atteindre 4 000 nits sur les moniteurs actuels utilisés en post-production et jusqu’à 10 000 nits dans un proche avenir, les réalisateurs ont la possibilité de représenter un véritable ciel bleu, lumineux et saturé, pour un résultat beaucoup plus naturel.

Quelle quantification utiliser ?

Après avoir établi que le Dolby Vision devrait pouvoir couvrir une intensité lumineuse allant de 0 à 10 000 nits, l’équipe Dolby s’est mise en quête du moyen le plus efficace pour diffuser cette importante plage dynamique.

Dans le système actuel (SDR - Standard Dynamic Range - plage dynamique standard) avec une intensité lumineuse maximale de 100 nits, la vidéo est encodée en 8 bits par composante couleur (RVB), avec une courbe gamma. Utiliser la même approche nécessiterait 14 bits pour une plage dynamique multipliée par un facteur 100. Fort heureusement, l’œil humain est moins sensible aux variations d'intensité dans les zones lumineuses qu’il ne l’est dans les zones sombres. C’est pourquoi Dolby a développé une nouvelle fonction de transfert électro-optique (EOTF pour Electro Optical Transfer Function) permettant d'encoder l’intégralité des 10 000 nits sur 12 bits seulement au lieu de 14, sans ajouter le moindre artefact. Cette nouvelle quantification (PQ - Perceptual Quantizer) est standardisée sous la norme SMPTE ST-2084 pour être utilisée dans divers standards et applications liés au HDR.Cela devrait signifier que le contenu Dolby Vision, quelle que soit sa luminosité globale, est tout aussi intelligible lorsqu'il est regardé dans une pièce lumineuse que dans une pièce sombre.

Quantification 10 bits Vs 12 bits

Pourquoi le standard Dolby Vision utilise-t-il une quantification sur 12 bits alors que certaines approches HDR génériques, comme le standard HDR 10, utilisent un PQ EOTF sur 10 bits ?

La vision humaine présente une sensibilité différente selon les niveaux de luminosité : elle est ainsi particulièrement sensible aux petites variations sur de vastes zones de luminosité presque uniformes.
Le graphique ci-dessous illustre les différences entre une quantification sur 10 bits et une quantification sur 12 bits. La ligne pointillée noire matérialise le seuil de perception humaine (Visual Difference Threshold) au-dessus duquel le spectateur moyen peut distinguer les différences entre deux valeurs de luminance contiguës. On réalise ici clairement qu'avec une échelle de luminance quantifiée sur 10 bits (courbe continue bleue - HDR 10), les différents paliers de luminosité sont perceptibles par l’œil humain, ce qui se traduit à l'image par un phénomène de postérisation.

Sur des scènes naturelles, le bruit peut masquer cette différence, mais sur des zones de l'image telles qu'un ciel bleu apparaîtront des bandes ou des contours (postérisation) si le degré de quantification est insuffisant. La quantification sur 12 bits (ligne pointillée bleue - Dolby Vision) évite cet écueil en abaissant les différences entre deux valeurs de luminance contiguës aux limites du seuil de perception de l’œil humain.

Dolby Vision : comment ça marche ?

Les réalisateurs de films et de séries télévisées racontent des histoires, les concepteurs de jeux vidéos créent des environnements immersifs et une expérience captivante. Pour tous ces créateurs, composer avec les limites imposées par les normes de diffusion actuelles constitue un véritable défi. Au fil des cinquante dernières années, Dolby a travaillé de concert avec les studios Hollywoodiens mais aussi les cinémas et les fabricants d’équipements vidéo, afin de rendre ces histoires et ces expériences vidéoludiques aussi réalistes que possible. Les innovations apportées par Dolby sont nombreuses, de la réduction de bruit (Dolby NR) à la diffusion surround en 5.1 (Dolby Digital) puis en 7.1 haute résolution (Dolby True HD), pour en arriver aujourd’hui aux technologies Dolby Vision et Dolby Atmos.

La technologie Dolby Vision fournit aux réalisateurs et aux coloristes (ou aux concepteurs de jeux et développeurs d’effets visuels) les outils nécessaires pour représenter très précisément des couleurs plus vives, une lumière plus intense et des ombres plus détaillées. Créant ainsi une expérience plus réelle et plus captivante pour le spectateur.

La vision du créateur sous les yeux du spectateur

Les limites des systèmes actuels ne sont que le résultat naturel des restrictions inhérentes aux normes applicables aux téléviseurs et aux disques Blu-ray, héritées des limitations de la technologie CRT (tube cathodique). L’intensité lumineuse maximale possible pour un Blu-ray ou une émission de télévision (TNT, câble ou satellite) est toujours de 100 nits. Mais les téléviseurs les plus récents peuvent atteindre 300 à 500 nits. Ils sont donc réglés en usine pour "étirer" l’intensité lumineuse du contenu qu'ils affichent afin d’exploiter tout leur potentiel, ce qui produit une distorsion de l’image originale. Chaque fabricant y va de sa recette personnelle pour adapter l'image reçue aux caractéristiques de ses téléviseurs en modulant l’intensité lumineuse de façon différente. Les films, les séries TV et les jeux peuvent avoir un rendu complètement différent d’un téléviseur à l’autre, avec un résultat parfois très éloigné de l'image originale telle qu'elle a été masterisée en studio.

La technologie Dolby Vision permet de résoudre ce problème. Les équipes qui créent le contenu procèdent à l’étalonnage des couleurs en utilisant des moniteurs de référence compatibles Dolby Vision. Ces derniers offrent une plage dynamique largement supérieure ainsi qu’un espace colorimétrique bien plus étendu, pour assurer la production d'un master haute-fidélité. L’image étalonnée en Dolby Vision contient des métadonnées relatives au système utilisé pour créer la version finale du contenu. Comme chaque téléviseur compatible Dolby Vision est méticuleusement calibré par le fabricant et les techniciens Dolby, il est en mesure d'utiliser ces métadonnées afin d’offrir la restitution la plus fidèle possible au contenu original, en exploitant au maximum ses capacités d'affichage, sans générer de distorsion visuelle dans l'image.

Dolby Vision : du côté de la production

Dolby a conçu la technologie Dolby Vision afin de rendre aussi simple que possible son intégration à la création de contenu et à sa diffusion.

La création de contenu

Le processus de mise en œuvre du Dolby Vision est très proche de celui de l’étalonnage colorimétrique utilisé par les réalisateurs. Le but est de restituer les images capturées par la caméra avec la plus grande exactitude possible et de limiter les compromis créatifs lors de la phase d’étalonnage et de mastering.

Le moniteur de référence Dolby Vision HDR (pouvant atteindre une intensité lumineuse de 4 000 nits) est utilisé pour les réglages de couleurs et de luminosité. Le but du processus d’étalonnage Dolby Vision est de saisir les intentions de l’artiste à travers les couleurs de l’image. Les réalisateurs, les coloristes et les éditeurs se basent sur ce système d’étalonnage et s’aident de ces moniteurs afin de créer l’image la plus saisissante possible, tirant ainsi complètement avantage de tout ce que les diffuseurs modernes ont à offrir.

Lorsque l’étalonnage est terminé, le système Dolby Vision analyse l’image et sauvegarde les métadonnées dynamiques décrivant toutes les décisions créatives concernant la restitution de l’image HDR, plan par plan. Le CMU (Content Mapping Unit ou unité d’organisation du contenu) organise le contenu en se basant sur un moniteur de référence offrant une intensité lumineuse standard (100 nits), pour créer une version exploitable en SDR, avec les métadonnées HDR à part. Une fois la version SDR approuvée, les images et les métadonnées peuvent alors être exportées. Les métadonnées dynamiques peuvent ensuite être utilisées pour diffuser le master Dolby Vision sur les écrans compatibles, permettant ainsi de développer tout le potentiel d’un téléviseur Dolby Vision. Un téléviseur SDR se contentera d'afficher l'image sur une plage dynamique standard, ignorant les métadonnées. Une TV offrant une intensité lumineuse de 600 nits diffusera une superbe image. Un modèle affichant une intensité lumineuse de 1200 nits offrira une image encore plus saisissante. Les deux écrans se baseront sur les mêmes métadonnées afin de restituer les images de référence en Dolby Vision de manière à ce qu'elles soient le plus proches possible des images originales.

Les mêmes algorithmes utilisés par le CMU pour l’étalonnage en studio peuvent également être utilisés pour créer un standard de compatibilité pour la diffusion en direct de contenus (Broadcast) étalonnés en Dolby Vision.

La création de jeux

La plupart des moteurs de jeu modernes sont compatibles HDR. Pour intégrer la technologie Dolby Vision il faut simplement :

• que les graphismes soient élaborés dans le but d’être étalonnés en Dolby Vision.
• des moniteurs de référence conçus pour le contenu en Dolby Vision.
• des moteurs de jeu compatibles Dolby Vision.

Dolby travaille en collaboration avec les principaux créateurs de moteurs de jeu afin de s’assurer que ces moteurs sont compatibles avec la technologie Dolby Vision.

Diffusion/Transmission

La technologie Dolby Vision ne requiert aucun nouveau codec et peut être diffusée avec les codecs standards HEVC et AVC. Le signal Dolby Vision complet peut être encodé dans un flux HEVC Main-10 (10 bits) ou bien dans deux couches AVC ou HEVC avec une moindre quantification, avec les métadonnées. Le signal est ainsi compatible avec une large gamme de téléviseurs, ordinateurs et appareils portables. L'afficheur final utilise les métadonnées pour reconstituer et diffuser le signal intégral, en utilisant les décodeurs vidéo existants.

Dolby travaille avec les organisations responsables des normes de diffusion, telles que la Blu-Ray Disc Association, DVB, MPEG, UltaViolet/DECE et la SCSA, afin de s’assurer que le contenu Dolby Vision peut être diffusé de manière standardisée dans tous ces écosystèmes.

Dolby Vision : du côté du spectateur

Le Dolby Vision est compatible avec de nombreuses configurations matérielles et peut donc être intégré sur un grand nombre de diffuseurs : téléviseurs OLED haut de gamme offrant des niveaux de noirs profonds, téléviseurs LCD à boîte quantique (technologie Quantum Dot, Triluminos, etc.) et dans un futur proche, ordinateurs et appareils mobiles. Dolby travaille aux côtés de ses partenaires dans l’industrie audiovisuelle afin de proposer des solutions faciles à intégrer, tant au niveau matériel que logiciel.

Décoder et recomposer l'image

Le Dolby Vision est compatible avec de nombreux codecs vidéo et fonctionne notamment avec les décodeurs HEVC et AVC. Il existe de multiples méthodes pour encoder et décoder les signaux Dolby Vision. En fonction des besoins du créateur du contenu et des capacités du diffuseur, le signal Dolby Vision peut être diffusé via un unique flux HEVC Main 10 ou deux flux AVC-8, HEVC-8 ou encore HEVE-10.

Un flux Dolby Vision HEVC Main 10 (simple couche) peut être décodé par un décodeur HEVC standard, puis pris en charge par un module Dolby Vision afin de reproduire l’intégralité des 12 bits du signal Dolby Vision original.
Un flux double couches AVC ou HEVC Dolby Vision est séparé en deux, de façon a envoyer le flux de base et le flux amélioré vers des décodeurs séparés. Le module de recomposition Dolby Vision est ensuite chargé de réassembler le signal dans son intégralité (couche de base, couche améliorée et métadonnées).

Gestionnaire d’affichage

Le gestionnaire d’affichage est réglé spécifiquement pour chaque diffuseur : le gestionnaire connaît donc l’intensité lumineuse maximale et minimale de l’écran, ainsi que l’espace colorimétrique et toutes les caractéristiques de l'afficheur nécessaires à la diffusion du contenu. Les métadonnées accompagnant le signal vidéo Dolby Vision transportent les informations concernant le système utilisé pour l’étalonnage original du contenu ainsi que toutes les informations particulières en rapport avec le signal. En utilisant ces métadonnées, le gestionnaire d’affichage Dolby Vision transforme l’intégralité du signal de façon intelligente afin de produire la meilleure image possible sur le diffuseur utilisé.

L'une des différences majeures entre l'approche opérée par Dolby Vision et les autres solutions HDR réside justement dans la présence de métadonnées accompagnant chaque image, depuis son enregistrement jusqu’à son affichage sur l’écran du spectateur.

Le standard HDR classique (HDR 10) ne contient que des métadonnées statiques utilisées pour décrire les propriétés du moniteur de référence utilisé pour créer le contenu ainsi que quelques informations basiques relatives à la luminosité (niveau maximum et moyen).

Le Dolby Vision met en œuvre des métadonnées dynamiques générées lors de la création même du contenu, capturant ainsi les propriétés dynamiques de chaque scène. Avec ces informations, le gestionnaire d’affichage Dolby Vision est en mesure d’adapter de manière beaucoup plus précise le contenu diffusé aux propriétés graphiques du diffuseur. Les nuances sont ainsi parfaitement conservées, ce qui est essentiel notamment pour reproduire fidèlement les tons chair.

Dolby Vision IQ

Le Dolby Vision IQ est une évolution du Dolby Vision qui ajuste en temps réel la luminosité, les couleurs et le contraste de l’écran du téléviseur en fonction des conditions d’éclairage de la pièce. Le Dolby Vision IQ conjugue les métadonnées dynamiques contenues dans le fichier vidéo et les données de luminosité ambiante du capteur de luminosité intégré au téléviseur. Ainsi, quelle que soit la luminosité globale du contenu vidéo en Dolby Vision, l'image reste lisible lorsqu'elle est regardée dans une pièce lumineuse ou dans une pièce sombre. En pleine journée, si le temps se couvre par moments et plonge soudainement la pièce dans une ambiance plus sombre, la luminosité de l'image Dolby Vision est ajustée en temps réel pour préserver le niveau de contraste. À l'inverse, si la pièce est soudainement illuminée, Dolby Vision IQ augmente la luminosité globale de l'image pour déboucher les zones les plus sombres tout en préservant l'échelle de gris et la colorimétrie.

Voir tous les téléviseurs compatibles Dolby Vision IQ

Où trouver du contenu HDR et Dolby Vision ?

Il existe plusieurs possibilités pour profiter de films et séries tournés et produits avec une large plage dynamique (HDR et Dolby Vision).

Blu-ray UHD-4K

De nombreux films et séries sur disques Blu-ray UHD-4K sont proposés en version HDR, avec un encodage HDR10 voire HDR10+ et même Dolby Vision. Ils sont lisibles uniquement avec un lecteur Blu-ray UHD-4K.

Netflix, Prime Video, Disney+...

De nombreux services de streaming vidéo comme Amazon, Netflix, Disney+... proposent de nombreux films et séries TV en Ultra Haute Définition 4K avec un encodage HDR10, HDR10+ et Dolby Vision.

TNT, TV par satellite

Uniquement proposés à titre expérimental, les contenus HDR sur la TNT HD se limitent pour l'instant à quelques retransmissions d'événements sportifs majeurs (tournoi de tennis de Roland Garros 2016, par exemple), accessibles uniquement via l'émetteur de la Tour Eiffel (TNT).

Comment profiter d'une image HDR ou Dolby Vision ?

Téléviseur ou vidéoprojecteur

Un téléviseur UHD 4K ou un vidéoprojecteur UHD 4K prenant en charge le contenu HDR et/ou Dolby Vision est nécessaire pour profiter chez soi d'une image avec une large plage dynamique. Ces téléviseurs et vidéoprojecteurs disposent au moins d'une entrée HDMI 2.0 compatible HDCP 2.2 ou HDCP 2.3.

Sources HDR

Les contenus HDR et Dolby Vision peuvent être lus sur supports physiques (disques Blu-ray UHD 4K) ou en formats dématérialisés (téléchargement, streaming).

• Films Blu-ray UHD-4K encodés en HDR nécessitent un lecteur Blu-ray UHD-4K.
• Films et séries encodés en HDR ou en Dolby Vision sur les services de streaming et de VOD : nécessitent un accès internet (très) haut débit ainsi qu'un abonnement à la formule donnant accès à ces contenus. La source peut être un ordinateur ou un lecteur multimédia connecté à Internet, ou bien encore un téléviseur ou un vidéoprojecteur connectés.

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