Couleur, sous-échantillonnage chroma et HDR
01 — Définition
La façon dont la couleur d'un pixel est encodée détermine à la fois l'étendue des couleurs de l'image et la bande passante qu'elle demande. L'espace colorimétrique définit la gamme de couleurs (gamut) qu'un signal peut représenter, par ses primaires et son point blanc. La vidéo HD utilise l'ITU-R BT.709 ; l'UHD et la production à gamut étendu utilisent l'ITU-R BT.2020, dont le gamut est bien plus large. Un signal BT.2020 affiché sans conversion sur un écran qui attend du BT.709 paraît désaturé et terne, symptôme habituel d'un contenu HDR passé dans une chaîne SDR. L'erreur inverse, un contenu BT.709 interprété comme du BT.2020, donne des couleurs sursaturées.
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02 — Le guide
Le sous-échantillonnage de la chrominance s'appuie sur la moindre sensibilité de la vision humaine aux détails de couleur qu'aux détails de luminosité. Le signal conserve la luminance (Y') de chaque pixel et partage les composantes de différence de couleur (Cb et Cr) entre pixels voisins. Le 4:4:4 garde la pleine résolution de couleur, le 4:2:2 la divise par deux horizontalement, et le 4:2:0 la divise par deux horizontalement et verticalement. La perte apparaît dans les détails colorés fins : le texte, les graphismes et l'incrustation (chroma key) se traitent donc en général en 4:4:4 ou en 4:2:2, malgré la bande passante supplémentaire.
La profondeur de bits fixe le nombre de niveaux par composante : 256 en 8 bits et 1024 en 10 bits. Les niveaux supplémentaires évitent qu'un dégradé régulier, comme un ciel dégagé, se découpe en bandes visibles. Le HDR (haute dynamique), défini pour la télévision par l'ITU-R BT.2100, utilise les primaires du BT.2020 sur 10 ou 12 bits et l'une de deux fonctions de transfert, PQ (normalisée sous la référence SMPTE ST 2084) ou HLG (hybrid log-gamma). Tous les appareils de la chaîne doivent s'accorder sur l'espace colorimétrique, le sous-échantillonnage, la profondeur de bits et la fonction de transfert, et les erreurs de couleur apparaissent le plus souvent lors d'une conversion non maîtrisée entre deux d'entre eux.
03 — La règle
L'espace colorimétrique, le sous-échantillonnage, la profondeur de bits et la fonction de transfert restent identiques de la source à l'écran.
04 — Termes du glossaire
06 — Sources
- ITU-R BT.709 — paramètres de la TVHD, primaires BT.709 — itu.int
- ITU-R BT.2020 — paramètres de l'UHDTV, gamut étendu, 10 et 12 bits — itu.int
- ITU-R BT.2100 — HDR : fonctions de transfert PQ et HLG, primaires BT.2020, 10 ou 12 bits — itu.int
- Rec. 2100 (Wikipédia, pointeur secondaire) — PQ normalisée en SMPTE ST 2084, HDR10 et HLG10 — en.wikipedia.org
- Chroma subsampling (Wikipédia, pointeur secondaire) — schémas 4:4:4, 4:2:2 et 4:2:0 — en.wikipedia.org