Qu'est-ce que la gamme haute définition (HDR) ?

Dans le domaine de la photographie, de la vidéographie, de la télévision et du cinéma, HDR signifie High Dynamic Range (gamme dynamique élevée). La gamme dynamique est simplement l'étendue des tons les plus clairs aux tons les plus sombres d'une image, qu'il s'agisse d'un tirage photographique, d'une vidéo ou autre. Il s'agit d'une mesure de l'intensité de la lumière, des hautes lumières aux ombres.

Prenons l'exemple de l'œil humain : il est capable d'une large gamme dynamique, ce qui explique que nous puissions voir simultanément des détails dans les ombres et des détails dans les hautes lumières.

Si le soleil se couche dans une vallée, nos yeux peuvent voir où le soleil met en valeur les sommets de la vallée, mais ils peuvent également apprécier les ombres plus sombres qui sont projetées.

Plus la plage dynamique d'un capteur d'appareil photo est élevée, plus la photo sera proche de ce que l'œil peut voir. Cela signifie qu'il est possible de capturer davantage de détails dans les ombres, qui pourraient autrement apparaître en noir pur, et que vous pourrez voir des détails dans les hautes lumières qui pourraient autrement être délavées par le blanc.

La plage de haute définition trouve son origine dans le terme "plage de définition étendue".

Dans l'industrie du cinéma et de la télévision, dans le domaine des écrans, des écrans de téléphones portables, de la photographie, etc.

Après l'entrée des capteurs de sécurité dans l'ère CMOS, le terme Wide Dynamic Range utilisé dans l'industrie de la sécurité est désormais également appelé HDR.

Sony, qui est à la pointe du développement des capteurs de sécurité, utilise également ces noms pour désigner la fonction dynamique étendue : DOL-HDR ou DOL-WDR, qui signifient tous deux la même chose.

Dans le domaine de la vidéosurveillance, la plage dynamique étendue de la caméra a toujours été une fonction très importante, en particulier dans certaines industries ou scénarios spéciaux, la fonction dynamique étendue doit être utilisée.

Par exemple, les caméras miniatures à sténopé souvent installées dans les guichets automatiques bancaires pour surveiller les utilisateurs sont généralement éclairées de l'intérieur vers l'extérieur, ce qui signifie que le contraste entre la lumière et l'obscurité est fort, et qu'il est difficile pour les caméras ordinaires de voir clairement le visage. La solution consiste à utiliser une caméra dotée d'une fonction de bande passante dynamique.

D'autres environnements dans lesquels le HDR peut être utilisé sont les suivants :

Le problème résolu par la compensation de contre-jour est que la cible de surveillance est trop sombre et ne peut pas être vue clairement en raison de la forte lumière d'arrière-plan. Lorsque la compensation de contre-jour est activée, l'objet cible au premier plan est clairement visible, tandis que les zones précédemment lumineuses sont surexposées.

HDR signifie que l'ensemble de l'image est clairement visible, sans zones surexposées ni zones sensiblement assombries.

En substance, la même signification et la même fonction s'appliquent à l'industrie de l'affichage.

Il existe des téléviseurs HDR, des moniteurs HDR, des ordinateurs portables HDR, des tablettes et des smartphones. La richesse des couleurs que permettent les formats HDR10, Dolby Vision et d'autres formats HDR rend la technologie idéale pour tout, de la photographie à la vidéo d'action en passant par les environnements de jeu imaginés.

En termes simples, un écran HDR produit une luminance et une profondeur de couleur supérieures à celles des écrans construits selon les anciennes normes.

Voici quelques notions de base sur le HDR :

La luminance d'un écran décrit la quantité de lumière qu'il émet, ce qui détermine l'écart entre les pixels les plus clairs et les plus sombres de l'écran. L'augmentation de la lumière produite par un écran HDR rend les pixels les plus lumineux beaucoup plus brillants qu'auparavant, les différenciant davantage des pixels les plus sombres, ce qui entraîne des changements subtils d'un pixel à l'autre et une meilleure reproduction de l'image.

La luminance est mesurée en candelas/m2 ou en "nits". Plusieurs normes différentes ont été publiées pour définir ce qui peut être considéré comme un écran HDR, généralement à partir de 400 nits pour les ordinateurs portables et jusqu'à 1 000, voire 10 000 nits pour les écrans professionnels haut de gamme.

Le nombre de bits de données que chaque pixel d'un écran peut utiliser pour produire la couleur d'une image ou d'une vidéo est appelé profondeur de couleur. Avant le HDR, la plupart des écrans affichaient des couleurs sur 8 bits. Les nouveaux formats HDR peuvent traiter des couleurs sur 10 bits (voire 12 bits), ce qui augmente de manière exponentielle les variations potentielles de couleurs à l'écran. Rarement, nous rencontrons des données d'image HDR de 16 bits, qui peuvent être considérées comme des données de très haute qualité

Que ce soit directement ou par le biais de ce que l'on appelle le tramage, la profondeur de couleur de 8 bits permet d'obtenir 256 nuances différentes de chaque couleur primaire, ce qui permet de générer environ 16,5 millions de variations de couleurs. la couleur 10 bits fait passer le nombre d'options de nuances de 256 à 1024, ce qui porte le nombre maximal de variations de couleurs à plus d'un milliard.

Cependant, le HDR ne se limite pas à la luminance et à la profondeur des couleurs. Le contenu HDR comprend également plus de métadonnées que le contenu classique, fournissant des détails sur la manière de traiter chaque image ou scène pour obtenir les couleurs souhaitées.

Certains formats HDR utilisent des métadonnées pour guider l'affichage d'un film ou d'une scène entière, tandis que d'autres formats, comme Dolby Vision, promettent des métadonnées image par image.

Ne confondez pas le HDR avec d'autres acronymes liés à l'affichage, tels que Ultra High Definition (UHD) et 4K, car ces termes se rapportent uniquement à la résolution d'affichage (le nombre de lignes de pixels que contient un écran, qui détermine à son tour le degré de détail de chaque vidéo ou image fixe).

Le HDR est souvent associé à l'UHD/4K, mais c'est parce que pour l'instant, la technologie est principalement limitée aux écrans IPS haut de gamme qui sont les mieux à même de la présenter.

HDR10 : norme ouverte la plus largement utilisée pour le HDR avec des couleurs de 10 bits et des métadonnées généralisées

Dolby Vision : Technologie propriétaire Dolby HDR promettant des couleurs équivalentes à 12 bits et des métadonnées scène par scène

HDR10+ : format HDR développé avec des métadonnées image par image. Comme son nom l'indique, HDR10+ reprend tous les points positifs de HDR10 et les améliore. La luminosité maximale est quadruplée pour atteindre 4 000 nits, ce qui augmente également le contraste. Les métadonnées fournies par la source de contenu sont statiques, ce qui signifie qu'un seul ensemble de valeurs est établi pour l'ensemble du contenu.

HDR10+ rend ces métadonnées dynamiques, ce qui permet de les modifier pour chaque image de la vidéo. Cela signifie que chaque image est traitée avec son propre ensemble de paramètres de couleurs, de luminosité et de contraste, ce qui permet d'obtenir une image beaucoup plus réaliste.

Les zones de l'écran qui auraient pu être sursaturées avec le HDR10 afficheront tous leurs détails avec le HDR10+.

Autres formats HDR : Parmi les autres formats HDR développés par d'autres sociétés, citons HLG (Hybrid Log Gamma, de la BBC et de la NHK) et Advanced HDR de Technicolor. Ces deux initiatives sont davantage axées sur les émissions télévisées en direct que sur le contenu enregistré ou diffusé en continu.

Quel que soit le format, ceux qui ont regardé du contenu HDR par rapport à du contenu non HDR font état d'une luminosité accrue, d'un contraste plus important, de couleurs plus précises et de détails plus fins par rapport aux écrans dotés d'une technologie plus ancienne.