[TV] Résolutions Chaines HD & Diffuseurs

[Salvor Hardin]

Afin de clarifier les choses, je crée ce sujet que je vais mettre en post-it afin de répondre à une question récurrente dans ce forum.
D'abord quelques définitions

Chaînes HD
En Europe, une chaîne est dite HD à partir du moment où sa diffusion se fait soit en 720p50, soit en 1080i50.
720p50 : chaque seconde, 50 images pleines de résolution 1280x720 sont diffusées.
1080i50 : chaque seconde, 50 demi-images de résolution 1920x540 ou 1440x540 sont diffusées. Pour la résolution 1440x540, voir chapitre sur l'anamorphose.

Aux US et dans d'autres pays ayant un courant électrique en 60 Hz, la diffusion se fera en 720p60 ou en 1080i60.

Diffuseurs Full HD
Ce type de diffuseur a une résolution de résolution 1920x1080, 1080 étant le nombre de ligne. Il accepte les chaînes HD généralement via la HDMI (ou le YUV). Dans le cas d'une chaine HD 1080i, le diffuseur de part sa résolution n'effectue aucune mise à l'échelle sur le signal. Dans le cas d'une chaîne HD 720p, le diffuseur effectue une mise à l'échelle (ou "upscale"). Cette mise à l'échelle consiste a inventé des "pixels" à partir de l'information de résolution 1280x720, afin d'obtenir une image à la résolution du diffuseur.

Pour plus de détails, car un diffuseur Full HD, ce n'est pas très normatif, voir le post de MarcMAME sur le sujet
HD Ready 1080p & HDTV 1080p

Diffuseurs HDReady
Ce type de diffuseur a une résolution comportant aux moins 720 lignes, mais n'est pas de résolution 1920x1080. On va donc retrouver un certain nombre de résolution ésotérique comme du 1280x720, du 1366x768, du 1024x720, ou du 1024x1080 (liste non exhaustive).
Dans le cas d'une chaîne 1080i, on aura une opération de mise à l'échelle (ou "downscale") qui consistera à détruire de l'information existante afin d'obtenir une image à la résolution du diffuseur.
Dans le cas d'une chaîne 720p, on aura une opération de mise à l'échelle (ou "upscale") qui consistera à inventer des pixels à partir de l'information existante afin d'obtenir une image à la résolution du diffuseur, ou rien du tout si la résolution du diffuseur est de 1280x720.

[Anamorphose]
C'est une transformation géométrique sans perte qui permet de passer d'une image 16/9 à une image 4/3 ou inversement. Bien entendu, si le signal d'origine est 4/3, l'image sera distordue en largeur dans une image 16/9, si le signal est d'origine 16/9, l'image sera distordue en hauteur dans une image 4/3.
Une résolution de 1920x1080 est nativement 16/9. En effet, 1920 / 1080 = 16 / 9.
Une résolution de 1440x1080 est nativement 4/3. En effet, 1440 / 1080 = 4 / 3.


Passons maintenant aux cas réels des chaînes HD dont nous disposons via le Sat ou la TNT HD.

A l'heure actuelle, aucune chaîne HD de langue française n'est diffusée avec une résolution de 1920x540 demi-images par 1/50 de seconde. Elles sont toutes diffusées en 1440x540 demi-images par 1/50 de seconde (16/9 anamorphosé) ou en 720p (cas de Arte HD ou de SSR HD sur le satellite par exemple).

D'un point de vue transport de l'information, la diffusion de 50 demi-images par seconde de résolution 1920x540, c'est équivalent à une diffusion de 25 images pleines par seconde de résolution 1920x1080. Idem pour du 16/9 anamorphosé, pour ces deux cas, il faudra transporter :
- 1920x540x50 = 1920x1080x25 = 51 840 000 "pixels" par seconde.
ou
- 1440x540x50 = 1440x1080x25 = 38 880 000 pixels par seconde.

Pour une chaîne HD diffusée en 720p, le calcul nous donne :
- 1280x720x50 = 46 080 000 "pixels" par seconde.

On s'apercoit facilement que le choix de la diffusion en "1080i 16/9 anamorphosé" est la moins consommatrice en terme d'informations brutes à transporter. Elle permet donc de diffusé plus de chaînes HD pour une même ressource radio. Typiquement, via la TNT, ce choix permet de diffuser 3 chaînes HD sur un seul multiplex.

Dernier point, la comparaison avec le BD. Pour un film, l'encodage sur un BD est dit en 1080p24. Les caméras de cinéma, en effet, capture les images depuis fort longtemps en 24 images pleines par secondes. La résolution des images est de 1920x1080 "pixels".

Alors, par quelle magie arrive-t-on à diffuser un film sur une chaîne HD en 1080i50 ?
Et bien, comme pour les DVD Pal (PAL speed up=, on va tout simplement diffuser ce film en 25 images/s au lieu de 24 images/s. Cela n'a pour conséquence que de changer le ton de la voix des acteurs ou de la musique d'un demi-ton si rien n'est fait (mais dans la pluspart des cas, des traitements sur la bande son sont appliqués pour retrouver la tonalité originale) et bien d'amputer la durée du film de quelques minutes (environ 4% de perte en durée).

Ces 25 images pleines par seconde sont bêtement découpées en 50 demi-images par seconde avec une résolution de 1920x1080 ( ou de 1440x1080 + anamorphose).

Donc d'un point de vue théorique, un film diffusé via une chaîne HD de résolution 1920x1080 comme BBC HD, ou Premiere HD, n'a aucune perte en résolution par rapport à un BD. La différence entre les deux supports se fera sur la quantité d'information encodée (donc sur la saturation et les nuances de couleurs dispo) ou autrement dits les débits d'encodage.

[Salvor Hardin]

L'anamorphose pour les Nuls

Imaginez qu'un pixel (chose abstraite) ne soit en fait qu'une bille d'une couleur donnée (chose concrète).
On part d'une image de 1920x1080 de résolution (celle du master ou de la caméra), en fait une boite rectangulaire plate de format 16/9 ayant 1920 colonnes et 1080 lignes dans laquelle on peut ranger ces billes.

Monsieur TNT-HD pour des raisons de cout et de ressources radio rare veut mettre trois chaînes HD sur le multiplex R5.
Ce multiplex R5 peut tranporter soit 2 grosses boites au format 16/9 de 1920x1080 cases où ranger les billes, ou transporter 3 grosses boites au format 4/3 de 1440x1080 cases où ranger ces mêmes billes.

Monsieur TNT-HD a choisi la seconde solution. Bon, mais surgit alors un problème.... comment faire rentre 2 073 600 billes dans une boite ne pouvant contenir que 1 555 200 billes. L'unique solution qu'il a à sa disposition, c'est de faire disparaître 518 400 billes. Pour cela, toutes les 4 billes d'une ligne de la boite au format 16/9, au lieu d'en ranger 4, il n'en range que 3 dans la boite au format 4/3 (l'algorithme que je décris est simplifié à l'extrême, mais c'est pour que tout le monde comprenne bien).

Il y a donc perte de billes (de pixels ou d'informations) à cette étape.

La boite au format 4/3 contenant 1 555 200 billes arrivent chez toi. Mais toi, malheureusement, tu ne disposes que d'une boite au format 16/9 de 1920x1080 cases. Alors que fais tu pour retrouver la même disposition de bille que l'initiale.
Dans un premier temps, tu prends les billes de la boite au format 4/3 ligne par ligne par paquet de trois que tu disposes à ta convenance dans ta boite au format 16/9. Tu ranges donc 3 billes parmi 4 cases de ta boite. Il te reste donc à chaque fois une case vide.
Le résultat obtenu n'est pas très joli (car le fond de ta boite est rouge par exemple) mais surtout non conforme au rangement initial.
Quelle solution te reste-t-il alors ? Tu vas chez le marchand de billes acheter des milliers de billes en vrac, et pour chaque case vide tu choisis de mettre dedans une bille de la couleur approchant le plus la couleur générale environnante.

Le résultat obtenu sera proche de la boite initiale, mais pas tout à fait !

[Salvor Hardin]

Réserver

[Salvor Hardin]

Bon, j'ai essayé de faire une synthèse sur une question métaphysique et récurrente sur ce forum.
J'attends vos commentaires, suppléments d'information, questions avec impatience.

ps : je ne suis pas à l'abri d'avoir écrit des conneries, mais je compte sur vous les corriger.

[Salvor Hardin]

Ajout/Reprise d'une explication sur l'anamorphose et sont utilisation dans le cadre de la TNT HT (valable pour toutes les chaines en 1440x1080).
Si des choses ne paraissent pas claires faites le moi savoir.

[FGO]

FGO

[PvPer]

Ajout/Reprise d'une explication sur l'anamorphose et sont utilisation dans le cadre de la TNT HT (valable pour toutes les chaines en 1440x1080).
Si des choses ne paraissent pas claires faites le moi savoir.

Je la trouve bien sympa cette explication, j'ajouterais que la suppression des billes puis leur ajout par la suite prennent le nom barbare d'interpolation

[AVI3000]

Quelques infos supplémentaires sur l'anamorphose

un peu d'histoire

• 1927: Invention et brevet du CinémaScope par Henri Chrétien
  le CinémaScope est fondé sur le procédé optique de l'anamorphose, permettant la projection d'un film sur écran large.
• 4 Décembre 1953: Premier film en cinémascope
  Le film d'Henri Koster "La tunique" ("The robe"), est le premier à être réalisé en cinémascope.
  Les studios de la XX century Fox, sont à l'origine de ce changement de format qui vise à relancer l'économie du cinéma.

un peu d'art

• Trois quarts de siècle après l’invention du CinémaScope, il est intéressant de se pencher sur l’étonnante aventure de cette innovation et sur l’influence qu’elle a eue sur l’évolution du cinéma. Éric Rohmer, revenant en 2000 sur l’enthousiasme qui fut le sien lorsqu’il s’appelait encore Maurice Schérer, nous incite à revisiter cette page de l’histoire du cinéma qui n’est pas encore tournée.
• On constate en effet, depuis quelques années, un regain d’intérêt des producteurs et des réalisateurs pour les tournages avec des optiques anamorphiques, peut-être sous l’influence du 16/9 télévisuel. Il n’est pas jusqu’à certains tournages en technologie numérique qui n’aient recours à l’anamorphose.
• Cette réflexion sur le CinémaScope, engagée ici par une pléiade d’auteurs français et étrangers, permet aussi d’éclairer les interrogations fondamentales soulevées par le cinéma en général, notamment concernant les rapports du spectateur à l’image.plus ici

[MarcMAME]

Diffuseurs Full HD

Tu pourrais préciser en préambule que le Full HD n'étant qu'une dénomination commerciale régie par aucune norme (donc pas fiable par définition puisque chaque constructeur est libre d'y intégrer ou exclure ce qu'il veut) est amené à disparaitre.
Il est remplacé officielement par les normes HD Ready 1080p et HD TV 1080p.

[Salvor Hardin]

MarcMAME,
donnes moi un lien ou reprécise moi rapidement ce qu'est HD Ready 1080p et HD TV 1080p.

[MarcMAME]

Alors, par quelle magie arrive-t-on à diffuser un film sur une chaîne HD en 1080i50 ?
Et bien, comme pour les DVD Pal (PAL speed up=, on va tout simplement diffuser ce film en 25 images/s au lieu de 24 images/s. Cela n'a pour conséquence que de changer le ton de la voix des acteurs ou de la musique d'un demi-ton.

La tonalité change si on ne fait rien ! Mais dans la très grande majorité des cas on compense en harmonisant la bande son pour qu'elle retrouve sa tonalité originale.
La seule conséquence inévitable est l'accélération de 4%.

[Salvor Hardin]

Alors, par quelle magie arrive-t-on à diffuser un film sur une chaîne HD en 1080i50 ?
Et bien, comme pour les DVD Pal (PAL speed up=, on va tout simplement diffuser ce film en 25 images/s au lieu de 24 images/s. Cela n'a pour conséquence que de changer le ton de la voix des acteurs ou de la musique d'un demi-ton.

La tonalité change si on ne fait rien ! Mais dans la très grande majorité des cas on compense en harmonisant la bande son pour qu'elle retrouve sa tonalité originale.
La seule conséquence inévitable est l'accélération de 4%.

Merci, MAJ effectuée.

[MarcMAME]

MarcMAME,
donnes moi un lien ou reprécise moi rapidement ce qu'est HD Ready 1080p et HD TV 1080p.

HD Ready 1080p :
- Un équipement (TV, moniteur, projecteur) capable de recevoir, traiter et afficher des signaux répondant à la norme 1080p (en supplément des normes 720p et 1080i).

- L'affichage doit avoir une résolution native égale ou supérieure à 1920x1080.

- Il doit être capable de recevoir à son entrée un signal 1080p à 24Hz, 50Hz et 60Hz et de l'afficher à sa fréquence initiale ou supérieure (toujours en plus des 720p et 1080i). [ce qui veut dire qu'il n'y a pas d'obligation à afficher un signal 1080p24 en 24Hz ou 48Hz mais qu'il peut très bien faire un 3/2 pull down en interne et afficher en 1080i60, attention donc...]

- Pas d'obligation d'intégrer un tuner HD. (La législation française allant obliger les constructeurs à intégrer un tuner HD va rendre cette norme caduque en France bientôt, sauf pour les moniteurs)

- Les entrées HD doivent inclure une entrée composante analogique et une entrée DVI ou HDMI. Ce qui veut dire qu'une TV n'ayant pas d'entrée HDMI est tout à fait conforme à la norme !! Je sais, ça parait dingue...

- La protection HDCP doit être implémentée.


HD TV 1080p :
- Même chose que précédemment avec l'obligation supplémentaire d'intégrer un tuner DVB-T-HD ou DVB-C-HD ou DVB-S-HD.
C'est ce logo qu'il faudra chercher dans les rayons en france.


Plus d'info sur le site de l'eicta

[Salvor Hardin]

Mis à jour en faisant pointer sur ton post.

[jp_pick]

Salut Salvor & félicitations pour cette excellente synthèse !!!
J'ai quelques questions (de newbie, désolé) qui me turlupinent :

Est-ce que l'on peut diffuser du contenu 4:3 nativement ?
(cela pourrait être pratique pour la rediffusion de veilles émissions)

Est-ce que l'on peut envoyer des signaux de commutations 4:3<->16:9 (comme en PAL) ?

Est-ce que l'on peut changer le framerate à la volée en fonction des émissions ? (passer du 1080i50 au 1080p24, par ex)
(puisqu'on peut déjà changer de résolution, pourquoi pas le framerate)