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Technologie HDR : on vous explique tout

TV HDR

Le HDR, c’est un peu la nouvelle 3D sur les téléviseurs. Cette fonctionnalité est mise en avant par les constructeurs de TV, qui s’appuient sur cet acronyme pour ajouter un argument de vente à bon nombre de termes techniques qu’il est bien souvent difficile de comprendre. Ici toutefois, le High Dynamic Range n’est pas tout à fait nouveau, puisqu’il est employé dans l’univers de la photographie. Il désigne alors la combinaison logicielle de plusieurs clichés à l’exposition différente afin d’obtenir des résultats à la fois plus lumineux et plus contrastés, sans zones bouchées ni surexposées. Dans l’univers de la télévision, le HDR, même si son résultat est similaire, s’appuie sur des principes techniques bien différents.

Le HDR sur les TV, avant tout une histoire de luminosité

HDR

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 (High Dynamic Range) propose d’étendre la plage dynamique de l’image. Tout est une histoire de luminosité, ou plutôt de luminance, laquelle s’exprime en nits ou en candelas par mètre carré (cd/m2). Les téléviseurs HDR sont ainsi capables d’offrir une plage de luminosité plus étendue que leurs homologues SDR, et de monter bien plus haut dans la luminance et de descendre très bas dans le noir. Et comme chacun y va de ses recommandations, le plus simple est encore de s’en remettre aux recommandations de l’UHD Alliance pour y voir plus clair. Cette 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. Car c’est bien l’idée derrière le HDR : il est conçu pour laisser voir les détails de l’image quelle qu’en soit l’exposition, et pour offrir une image la plus proche possible de ce que voit l’œil humain dans la réalité.

Gamut TV

La luminosité est certes le nerf du HDR, mais ce n’est pas le seul élément à prendre en compte. Elle doit également être associée aux bonnes couleurs. C’est là qu’intervient la deuxième 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. Comprenez que les téléviseurs doivent être capables d’afficher l’intégralité des couleurs situées à l’intérieur d’un triangle (gamut) plus étendu de 25 % que le traditionnel sRGB, notamment dans les rouges et les verts. 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. Il faut également noter que la norme P3 est utilisée pour la projection cinématographique.

SDR vs HDR

Quelles sont les conditions pour regarder des vidéos en HDR ?

Pour profiter de contenus en HDR, il est nécessaire que tous les éléments de la chaîne allant de la production à la diffusion soient compatibles. C’est-à-dire que les images doivent être tournées avec des caméras proposant une grande dynamique, soit par assemblage de deux images à des expositions différentes, soit avec un mode HDR. Le signal vidéo incluant des métadonnées correspondant au format HDR retenu – nous les détaillerons plus bas -, il faut une connexion Internet adaptée à ce flux plus “gros” dans le cadre d’une diffusion en streaming. Netflix, l’un des rares fournisseurs de contenu à proposer du HDR, recommande ainsi “une vitesse de connexion Internet stable d’au moins 25 mégabits par seconde”. Mieux vaut donc être équipé de la fibre optique. Ce n’est pas tout : si vous utilisez une box Internet ou un boîtier TV, lui aussi doit être compatible, de même que votre téléviseur, en bout de chaîne. On citera par exemple, parmi les boîtiers adaptés au HDR, la dernière version de la Shield Android TV de Nvidia, annoncée au CES de janvier 2017, ainsi que sa précédente mouture, sur laquelle une mise à jour a depuis été déployée.

Nvidia Shield Android TV

Si l’on part du principe que l’on cherche un téléviseur compatible avec la norme HDR 10, exploitée notamment par Amazon, on pourra se tourner vers la liste fournie par le diffuseur sur son site. On y retrouve des téléviseurs signés LG, Samsung ou encore Sony. La plupart des autres marques proposent également des TV compatibles HDR, mais attention aux fiches techniques. Par exemple, Philips a fait apparaître un HDR Plus et un HDR Premium qui approchent des pré-requis de la norme HDR Ultra HD, avec des pics de luminosité à 400 et 700 cd/m2, mais sans remplir exactement le contrat. Attention donc à vérifier ce que recouvrent les termes marketing qui ornent les étiquettes des produits.

Dernier point à noter : la connectique du téléviseur et de sa source vidéo doit être adaptée. Il leur faut donc un port HDMI 2.0a, cette norme étant nécessaire à la gestion de l’espace colorimétrique étendu inhérent au HDR. La question se pose d’autant qu’une console PlayStation 4, censée être compatible avec le HDR grâce à une mise à jour, était initialement équipée d’un port HDMI 1.4.

Le point sur les normes HDR

Il existe actuellement plusieurs normes HDR qui cohabitent dans le plus grand flou aux yeux des néophytes. Ce qui a d’ailleurs conduit LG, lors de la présentation de ses derniers téléviseurs au CES 2017, à évoquer le support de quatre standards, rien de moins. Tour d’horizon, donc, des normes HDR10, Dolby Vision, HLG et Technicolor.

TV LG HDR

Pour l’heure, le match se joue essentiellement entre le HDR 10, une norme ouverte, contrairement au Dolby Vision dont la certification est payante. Panasonic nous a d’ailleurs confié ne pas avoir opté pour cette norme en raison de son coût, mais aussi parce que les contenus Dolby sont encore trop peu nombreux.

HDR10

Le HDR10 est soutenu par l’Ultra HD Alliance, qui délivre sa marque commerciale Ultra HD Premium, dont le logo est apposé aux cartons d’emballage des TV, lorsque le HDR10 est assuré. Il n’est pas toujours indiqué comme tel sur les emballages de téléviseurs, et parfois résumé à un simple HDR. Ce standard, défini par la Consumer Electronics Association, impose notamment la compatibilité avec l’espace colorimétrique Rec.2020, un encodage en 10 bits par couleur primaire (1024 nuances), avec un sous-échantillonnage de la chrominance réalisé en YCbCr 4:2:0. L’intégralité des spécifications techniques du HDR10 est disponible à cette adresse. 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 envoyées en une fois, au début du flux vidéo.

Dolby Vision

Contrairement au HDR10, le HDR Dolby Vision propose un encodage en 12 bits, ce qui permet d’obtenir 4096 nuances par couleur. Le Dolby Vision va donc plus loin que son concurrent, en proposant également des métadonnées associées à chaque image, ce qui assure la restitution fidèle des vidéos, conformément à ce qu’a voulu montrer le réalisateur. Côté pic de luminosité, le Dolby Vision peut monter jusqu’à une luminance de 4000 nits, et entrevoir jusqu’à 10 000 nits dans le futur… même si en réalité, certains téléviseurs certifiés Dolby Vision n’excèdent pas les 1000 nits et affichent du 10 bits. Le standard, plus exigeant dans la mesure où il doit être respecté de la production à la diffusion des images, mais aussi plus précis que le HDR10, souffre néanmoins d’un défaut : il est plus onéreux et de ce fait, moins répandu.

HLG

Le HLG, pour Hybrid Log Gamma, est un standard nettement moins répandu. Développé par la BBC et par le diffuseur japonais NHK, il vise à simplifier la diffusion de contenus HDR en direct, ce que la transmission de métadonnées imposées par le HDR10 et le Dolby Vision compliquent. L’encodage est lui aussi réalisé en 10 bits, mais la technologie employée par le Britannique et son homologue nippon ne s’appuie pas sur un système de métadonnées, et assure de ce fait une compatibilité avec les écrans SDR, comme il l’explique ici. Les premiers appareils compatibles avec le HLG ont été annoncés fin 2016 et début 2017, notamment chez LG et Sony, tandis que le support de ce standard a été ajouté à la norme HDMI 2.0b.

Technicolor

Technicolor enfin, propose lui aussi un standard que l’on a vu chez LG en début d’année, sous le nom d’Advanced HDR by Technicolor. Un standard dont on ne sait pas grand-chose, hormis les quelques détails fournis par Technicolor. On retiendra essentiellement que comme le HLG, le HDR de Technicolor est compatible avec les écrans SDR 10 bits.

Quels sont les contenus HDR disponibles ?

Investir dans du matériel compatible avec (les) HDR, c’est une chose, mais encore faut-il avoir des contenus à visionner. Ne nous leurrons pas, ils sont actuellement peu nombreux. On compte d’abord quelques dizaines de Blu-ray Ultra HD, eux-mêmes compatibles HDR (avec cette même certification délivrée par l’Ultra HD Alliance). Pour l’instant, ils sont donc intrinsèquement liés à la 4K.

La plupart des constructeurs de téléviseurs mettent en avant les services de streaming vidéo à la demande que sont Amazon Prime Video et Netflix, et pour cause : les deux concurrents proposent une offre, certes limitée, de contenus compatibles HDR. Côté standards pris en compte, l’idéal est encore de disposer d’un appareil compatible HDR10, puisque tous deux s’appuient sur cette norme (Netflix mentionne la certification Ultra HD Premium, qui est compatible avec le HDR10). Netflix va un peu plus loin en proposant, au choix, le standard Dolby Vision, compatible avec certains modèles signés LG.

Terminons ce tour d’horizon malheureusement encore rapide par l’univers du jeu vidéo, où le HDR est également à l’honneur. La Xbox One S de Microsoft, notamment, est compatible avec les contenus HDR10, là encore. Quelques jeux exploitant le HDR sont également de la partie, tel Forza Horizon 3, disponible depuis la fin 2016.

 

Sans surprise, la PlayStation 4 Pro est elle aussi compatible avec le HDR, de même que – en théorie – la PS4 standard, via une mise à jour annoncée fin 2016. Parmi les titres récents “optimisés pour la PS4 Pro” et HDR, citons par exemple Horizon Zero Dawn. Pour le cas de la console Pro, c’est bien le standard HDR10 qui est là aussi pris en charge, nécessitant donc un téléviseur lui aussi compatible. En revanche pour la console lancée en 2013, mise à jour ou pas, il subsiste un problème épinglé par Ars Technica : pour l’heure, le HDR est étroitement lié à la 4K, qui n’est pas prise en charge par la console de première génération. Quelques titres dits optimisés pour la PS4 Pro sont désormais disponibles et peuvent être lancés sur la PS4, mais les téléviseurs ne proposant des contenus HDR que s’ils sont également affichés en 4K, il ne sera pas possible d’en profiter pleinement avec la PS4, cantonnée à la Full HD.

HDR et mobile, la bonne idée ?

La notion de HDR était initialement l’apanage de la télévision. Mais depuis l’automne 2016 et la sortie – avortée – du Galaxy Note 7, le HDR apparaît sur les écrans de smartphones très haut de gamme ainsi que de tablettes. Le Mobile World Congress 2017 est un parfait exemple de cette tendance, puisque deux smartphones dotés d’écrans dits HDR ont été présentés, à savoir le Sony Xperia XZ Premium (lancement au printemps 2017, avec un écran 4K) et le LG G6 (lancement en avril 2017, avec un écran QHD+). Côté tablettes, les Galaxy Tab S3 et Galaxy Book 12 pouces, toutes deux chez Samsung, promettent le support du HDR sur des formats un peu plus généreux. C’est d’ailleurs la principale objection que l’on formulera à l’encontre de la notion de HDR sur des mobiles : avec des écrans dont la diagonale est inférieure à six pouces, verra-t-on réellement la différence ? Du moins, la verra-t-on suffisamment pour justifier l’écart de prix pratiqué entre des smartphones HDR et des terminaux classiques ? On l’espère évidemment, d’autant qu’une gestion de la luminosité plus fine lors du visionnage de contenus HDR devrait théoriquement permettre aux écrans de consommer un peu moins d’énergie.

Sony Xperia XZ Premium

La deuxième objection à ces écrans mobiles dits HDR repose sur les mêmes soucis que ceux dont souffrent les TV : quels sont les standards supportés ? Chez Sony, on annonce un partenariat avec Amazon Prime Video, ce qui revient au support du HDR 10. La branche française de la marque nous a confirmé que le support d’autres contenus (on pense notamment à Netflix) n’était pas exclu : est-ce à dire que la norme Dolby Vision sera compatible avec le smartphone ? Rien n’est encore confirmé, et le Nippon se contente d’indiquer que sa dalle affiche 138 % de l’espace sRGB assuré par la moyenne des écrans SDR.

Chez Samsung, même combat, puisque le constructeur indique, de manière assez floue toutefois, qu’elles “supportent les vidéos en HDR (à l’encodage 10 bits)”, ce qui pointe logiquement vers la norme HDR 10. Celle-ci, on le rappelle, est ouverte. LG va quant à lui un peu plus loin avec l’écran Full Vision de son G6, puisque le Coréen promet le support de cette norme, ce qui lui ouvre les portes des contenus d’Amazon, mais aussi celui de la norme Dolby Vision (encodage en 12 bits), ce qui lui ouvre celles de Netflix. Devant le peu de contenus actuellement disponibles, on ne dit pas non.

Samsung Galaxy Book

Les Samsung Galaxy Book

Terminons ce tour d’horizon par une note très positive en provenance là encore de l’UHD Alliance, qui vient de dévoiler une certification « Mobile HDR Premium » correspondant à des recommandations sensiblement identiques à celles que l’organisme formule à l’endroit des TV.

Laure Renouard

Laure Renouard

Journaliste - Fonctionne aussi hors connexion

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