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Bien comprendre l'Ultra HD, la 4K, et les normes THX, Dolby, DTS, Auro 3D

La 3ème Dimension du Gamut

Message » 01 Aoû 2009 15:23

Avertissement : L’idée de ce petit sujet provient de différents échanges effectués sur le forum et plus particulièrement avec Doux, qui a effectué un travail de traduction interprétation d’un article rédigé sur WideScreen Revue (W.S.R. revue trés connue des fondus de Home Cinema) par Tom Huffman..

Tom (professionnel certifié ISF) a rédigé trois articles sur WSR disponibles en souscription qui reprennent en substance un sujet qu’il a initié sur AVS.

Le lien vers WSR

Le lien vers le post de Tom sur AVS

Pour ceux qui veulent se référer à un article relatif aux éléments "fondamentaux" de la calibration, il y a la bible, ici :

http://www.homecinema-fr.com/article_si ... t=29864523

Le CIE (ou le Gamut) en deux dimensions :
A ce jour, lorsque l’on regarde un diagramme CIE, il se présente comme ça :

Image

Il n’y donc généralement que le point blanc et le positionnement des couleurs (le plus souvent uniquement les primaires) et parfois les secondaires.

Ce gamut est présenté en x,y et il faut peut-être rappeler qu’il s’inscrit à l’intérieur d’un domaine qui est celui de notre vision. Quand on regarde le CIE, on voit qu’il est très prés des limites de vision de notre œil sur le bleu et sur le rouge. Par contre, sur le vert, il y a une marge « énorme ».

Donc, quand on replace le CIE et le gamut d’un projecteur non plus par rapport à sa représentation classique mais par rapport aux limites de vision de notre œil, l’écart sur le vert à 100 % est tout de suite moins important.
Alain (Albo) en avait apporté la démonstration dans un post et on raisonne non plus en x,y (image du bas) mais en u’v’ (image du haut) :

Image

Image

On voit que dans ce cas, par rapport à la capacité de vision de notre œil, un dépassement du CIE de référence particulièrement sur le vert à 100 % n’est pas nécessairement visible. Par contre, pour le rouge et le bleu, ça pardonne moins.

Un autre point à noter, qui a néanmoins un impact important sur la perception que l’on peut avoir des couleurs, c’est sa saturation (généralement mentionné comme paramètre « couleurs » dans les réglages de nos braves VP).
Toutefois, si vous utilisez le CIE, vous verrez que vous pourrait faire ce que vous voulez, en jouant sur cette saturation des primaires à 100 %, ces dernières ne bougeront pas d’un poil sur le CIE.

En fait le seul impact détectable du paramètre « saturation des couleurs » sur le Gamut, c’est en dessous de 100 % que l’on peut le voir et particulièrement sur le 75 %, 50 % ou 25 % que mesure le soft du colorimètre HCFR (sauf erreur de ma part, cette mesure n’est pas prévue sur Colorfact).

Image

Aussi curieux que cela puisse paraitre le 100 % ne bouge absolument pas. De plus, cette modification de la saturation des couleurs n’a absolument aucun impact sur la « ligne » de température des couleurs. Par contre, sur l’aspect général de l’image, ça change du tout au tout (on passe de couleurs largement pétantes à un quasi délavé).

Cela signifie, AMHA, qu’un VP peut être aux références au niveau du Gamut (à 100 %) et être totalement à l’ouest sur le plan de la saturation si on ne tient pas compte de ce qui se passe en dessous de ces 100 %.

Un autre exemple provient d’une correction effectuée par un scaler (merci Shacard) où on voit que l’on était totalement en dehors du CIE de référence avant l’intervention du scaler (à droite). Lors de l’intervention théorique du Color Management System (CMS) de ce scaler, il est effectivement aux références sur le 100 % mais on s’aperçoit sur les autres niveaux de saturations on n’est plus vraiment dans les clous (pour ne pas dire plus, image à gauche). Visiblement le VP (ou le scaler) a placé les autres niveaux (75, 50 et 25) comme il le pouvait, mais on peut présumer qu’il doit y avoir un « schmilblick » à l’image.

Image

Pour terminer avec cette représentation en deux dimensions (ben Thebe, elle est où la 3eme dimension ? ça vient, ça vient ), actuellement je n’ai mentionné qu’un seul CIE de référence, mais en fait il y en a plusieurs, comme indiqué ici (Merci Christophe Cherel).

Image

La troisième dimension ou la luminance (brillance) :

Tout ça pour dire que c’est déjà bien sympa, mais en fait il y a un autre paramètre à prendre en compte pour savoir si le résultat de notre calibration est exact, c’est cette troisième dimension dont on parle peu (car AMHA, les outils comme colorfact ou autre n’en font pas nécessairement une analyse), c’est la « luminance » (ou brillance) qui est désignée généralement comme étant le Y (grand Y) par opposition au x,y (petit x et petit y) :

En réalité, le domaine de reproduction de couleurs d’un diffuseur devrait se présenter comme ça :

Image

Cette animation vient de ce site (où il y a plein d'autres choses) :

http://www.brucelindbloom.com/WorkingSp ... rojections

Ce que l’on voit sur un CIE, c’est uniquement la base de cette pyramide (là un grand merci à Doux pour l’éclairage qu’il a apporté au sujet) et c’est ce que l’on appelle le x et y (petit x et petit y). Par contre pour aller en haut de la pyramide, il faut ajouter un truc qui s’appelle la luminance (le grand Y).

L’un des apports effectué par Tom Huffman, c’est qu’il a illustré l’impact de « Y » par rapport au paramètre de saturation. Il y a dans son sujet sur AVS, présenté les quatre carrés de couleurs vertes suivants :

ImageImage

ImageImage

Le deux premiers carrés sont les mêmes couleurs, mais avec uniquement une modification du paramètre de saturation (chose qui, comme on a pu le voir précédemment, n’apparait pas sur le CIE, sauf à aller voir ce que donne le 75 %, 50 % ou 25 % de saturation).

Vous aller me dire que les deux carrés suivants, c’est la même chose………….. et bien non, la saturation est exactement la même mais seule la luminance (la brillance) a bougé et c’est ce fameux « Y » (donc la troisième dimension du Gamut qui a bougé). Sur le diagramme CIE, ces deux couleurs, totalement différentes à l’image, seront exactement au même endroit quand on ne visualise le gamut qu’en deux dimensions.

Enfin, comme pour les domaines de référence du CIE, sachant que le blanc que l’on voit sur nos diffuseurs est uniquement la réunion des trois primaires qui le compose, le Y tant du Rouge, que du vert et du Bleu est différent selon le domaine de référence. Tom a établi un tableau qui figure dans son article et qui est repris ici.

Color Definitions
Code: Tout sélectionner
SMPTE-C                               Rec. 709           
     x         y         Y                  x         y         Y
R    0.6300    0.3400    0.2124        R    0.6400    0.3300    0.2126
G    0.3100    0.5950    0.7011        G    0.3000    0.6000    0.7152
B    0.1550    0.0700    0.0866        B    0.1500    0.0600    0.0722
Y    0.4209    0.5067    0.9134        Y    0.4193    0.5053    0.9278
C    0.2306    0.3262    0.7876        C    0.2246    0.3287    0.7874
M    0.3144    0.1606    0.2989        M    0.3209    0.1542    0.2848
W    0.3127    0.3290    1.0000        W    0.3127    0.3290    1.0000
                               
EBU                                    DCI           
     x         y         Y                  x         y         Y
R    0.6400    0.3300    0.2220        R    0.6800    0.3200    0.2095
G    0.2900    0.6000    0.7067        G    0.2650    0.6900    0.7216
B    0.1500    0.0600    0.0713        B    0.1500    0.0600    0.0689
Y    0.4172    0.5018    0.9287        Y    0.4248    0.5476    0.9311
C    0.2197    0.3287    0.7780        C    0.2048    0.3602    0.7905
M    0.3271    0.1576    0.2933        M    0.3424    0.1544    0.2784
W    0.3127    0.3290    1.0000        W    0.3140    0.3510    1.0000



On s’aperçoit que le Grand Y du blanc est toujours égal à un (c’est ce que j’ai tendance à considérer comme étant la luminosité, c'est-à-dire la mesure en lux, lumen, candelas par M² ou foot lambert) du blanc à 100 IRE et que les trois couleurs qui composent ce blanc, ne sont pas présente dans exactement les mêmes proportions selon le domaine de référence.

Pour moi, il s’agit bien de proportion. En effet, si mon Y du blanc affiche un 48,1 candelas/m², le Y du rouge (en Rec 709) doit être égal à 48,1 x 0.2126 = 10,23 cd/m², celui du vert à 34,4 cd/m² (48,1 par 0.7152) et celui du bleu : 3,47 cd/m² (48,1 par 0.0722).
Normalement le total des mesures des trois primaires doit être égal au niveau de blanc : 10,23 + 34,4+ 3,47 = 48,1.
Sinon, et sauf erreur de ma part, il y a une erreur d’additivité, c'est-à-dire que le total des trois primaires qui composent le blanc n’est pas égal au blanc lui-même.

Donc, compte tenu de l’impact sur l’exactitude des couleurs, tant de la saturation que de la luminance, AMHA, la seule représentation classique du CIE à 100 % ne permet de s’assurer de l’exactitude des couleurs qui entrent dans la composition de l’image de nos diffuseurs.

Enfin, pour ceux qui voudraient effectuer des vérifications tant sur le x, le y leur positionnement à 100 %, 75 %, 50 % et 25 % de saturation ou sur le calcul du Y par rapport au blanc mesuré selon les différents domaines de référence, c'est par là :

http://www.avsforum.com/avs-vb/showpost ... ostcount=1

(le fichier en bas du sujet est un fichier excel).

Il y a un fichier similaire ici (mais moins étendu, pas de calcul de Delta E par exemple) et je ne suis pas sûr de la relation 75 %, 50 % et 25 % avec la courbe de gamma et donc du Y en dessous du 100 %.

viewtopic.php?p=172863673#p172863673

Pour ceux qui seraient interessés par ce qui peut être donné comme représentation à notre cher Gamut :

http://www.huevaluechroma.com/index.php

http://www.gamutvision.com/

Sachant que si vous êtes un peu curieux, vous allez trouver plein de chose là (le lien a déjà été donné au-dessus, mais ça vaut de coup de jeter un coup d'oeil aux différentes animations). :wink:

http://www.brucelindbloom.com/WorkingSp ... rojections

Bon, à vos remarques, commentaires, etc.
Thebe
 
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Message » 04 Aoû 2009 5:25

Bonjour,

pour illustrer mon propos au sujet du grand Y :

Il y a ici un test de l'Anthem LT 500 (qui est visiblement un HD750 rebadgé)

http://www.hometheaterhifi.com/projectors-products-menu-column2-46/660-flagship-home-theater-part-1.html

Il y a ici le résultat de la mesure du projo avec le mode dit THX. On voit que le "Y" n'est pas bon à quelque niveau que ce soit.

Image

Bon, en wide gamut pas de soucis sur le Y, mais par contre, on n'est pas vraiment aux références en x et en y (sans de plus avoir d'information sur le positionnement de la saturation en dessous de 100 %) :

Image

Par contre, une fois le CMS utilisé (et en fonctionnement, car c'était un des gros soucis du 1er firmware chez JVC, d'aprés ce que j'ai compris), c'est du quasiment parfait (tant sur le x et le y et sur le Y). Néanmoins, on n'a pas de mesures pour les différents niveaux de saturation :roll: .

Image
Thebe
 
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Message » 04 Aoû 2009 10:52

Bonjour,

pour en revenir aux deux dimensions (seulement), j'ai retrouvé ça sur AVS (toujours mis en ligne par Tom) :

Ici, c'est le résultat qu'a trouvé Tom en utilisant le CMS d'un Scaler (Lumagen Radiance).

C'est l'exemple type où le 100 % de saturation est bien aux références. Par contre, le 75, 50 et 25 % n'est pas vraiment dans les clous (les clous, ce sont les petites croix grises) et les primaires et les secondaires n'y sont pas vraiment (sauf le rouge à 75 %, va comprendre :o ) :

Image

Il a mis la même chose pour le CMS du Sharp XV Z20000 :

Image
Thebe
 
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Message » 04 Aoû 2009 18:24

Bonjour,

sinon, dans le logiciel HCFR, on retrouve les valeurs relatives de luminance sur les primaires et les secondaires (le bleu est égal à 7 % (à la grosse) du blanc et le jaune à 93 % (à la grosse également) :

Image

On s'aperçoit avec ce graphique que le vert et le rouge ne sont pas tout à fait à leur place à 25 % et à 75 % ce qui a un effet sur le cyan et le magenta.

Bon, là je coupe peut-être les cheveux en quatre :oops: .
Thebe
 
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Message » 14 Aoû 2009 10:30

Bonjour,

pour info, le test publié par AVForum sur le TW 3000 d'epson démontre bien que l'on peut être aux références sur le CIE (aprés ajustement) et ne pas être bon sur la décomposition de la luminance, jetez un coup d'oeil sur le blanc et ensuite sur les primaires qui le compose :

http://www.avforums.com/reviews/Epson-T ... eview.html
Thebe
 
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Message » 25 Fév 2010 15:28

Bonjour Thierry

Superbe post que tu as fait là. Donc maintenant je me pose des questions.....

Que conseille tu pour régler les saturations, faut-il ajuster le 100% de sat, quitte à ne pas être bon à 75%,50%,25% ?
ou bien faut-il plutôt ajuster le 75% et ne pas être bon sur le 100% ?. Car il est très difficile de positionner tous les points de saturation sur leur référence.

Ou as tu une autre proposition ?

Merci

Philippe

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Message » 25 Fév 2010 18:23

Bonjour Thierry, :D

J'ai pensé que tu pourrais ajouter cette petite animation (toujours extraite du site de "brucelindbloom.com") qui me parait très explicite quant à la compréhension qu'une représentation en "2D" du GAMUT, qui parait parfaite (en parlant par exemple des différents niveaux de saturation), ne l'est pas forcément du point de vue Luminance des couleurs... :idee:

Ainsi, il est plus aisé de comprendre qu'un point peut être "dans", "à la limte" et "en dehors" du gamut lors de sa représentation "3D", alors qu'il est corretement placé sur sa représentation en "2D" :

Image
Doux
 
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Message » 27 Fév 2010 11:05

phil30 a écrit:Bonjour Thierry

Superbe post que tu as fait là. Donc maintenant je me pose des questions.....

Que conseille tu pour régler les saturations, faut-il ajuster le 100% de sat, quitte à ne pas être bon à 75%,50%,25% ?
ou bien faut-il plutôt ajuster le 75% et ne pas être bon sur le 100% ?. Car il est très difficile de positionner tous les points de saturation sur leur référence.

Ou as tu une autre proposition ?

Merci

Philippe


Bonjour,

personnellement, si je devais faire un choix, je m'axerai plutôt sur les sat à 75 %, sachant que mon idée est quand de dire que dans un film tu as sans doute plus de chance de trouver ça (et peut être même du 50 % et en dessous) que du 100 %.

AMHA, j'aurai tendance à laisser tomber le 100 % et essayer de m'approcher des références sur le 75 %.
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Message » 27 Fév 2010 12:16

Merci bien.

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Message » 07 Mar 2010 15:08

Bonjour,

il y a un truc que je n'avais pas venant toujours de la part de Tom Huffman (désolé on est plus vraiment dans le coeur du sujet mais uniquement dans son introduction c'est qu'il avait également recalé son CIE du sharp en coordonnées u' v' (c'est à dire celles qui se rapprochent le plus de ce que l'on voit à l'écran avec notre oeil), voilà ce que celà donne à titre comparatif :

x,y :

Image

u', v' :

Image

Attention, là ce sont les résultats de son sharp 20000 et non du radiance.

Le lien sur les deux posts qui vont bien :

http://www.avsforum.com/avs-vb/showpost ... count=1083

http://www.avsforum.com/avs-vb/showpost ... count=1101

La on voit que l'on est "à l'ouest" partout, sauf que l'écart sur le jaune et sur le vert est normalement moins flagrant qu'il n'y paraissait en x et y. :wink:
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Message » 25 Mar 2010 14:17

Je confirme l'expérience de THebe sur les saturations. J'avais intiallement fais correspondre le 100% IRE avec les références et cela ne collait pas... j'ai ensuite regardé les 25, 250 et 75 : elles étaient à l'ouest. En collant les 75% sur les ref, le 100% est trop saturé (wide gamut) mais les 25 et 50 % sont très proches des ref. 25, 50 et 75 sur les ref, mon image est maintenant très naturelle. J'ai donc opté pour cette solution. Après si on peut avec un correcteur obtenir les 4 (25,50, 75 et 100) sur les refs, alors là c'est le Nirvana. Avec mon Z3000 ce n'est pas possible par mon expérience.
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Message » 26 Mar 2010 7:53

Bonjour,

je suis heureux de voir que tu arrives au même constat.

En fait et le problème de "fond" (AMHA), c'est qu'en utilisant le paramètre général de saturation on arrive à une image totalement saturée ou dé saturée ce qui signifie que le Wide Gamut n'est pas le seul en cause sur une image "sur saturée".

Mon idée est de dire si on a un Wide Gamut dépassant toute les références à 100 % dans les mêmes proportions sur les primaires et les secondaires, on pourrait arriver à faire coller sans soucis le 75 %, 50 % et 25 % en utilisant le paramétre général de saturation et comme celà n'a aucun effet sur la positionnement sur le 100 %, on pourrait penser que l'on n'est pas "bon", ce dont je suis loin d'être convaincu, puisqu'on l'est à 75 %, 50 %, 25 %.

A l'inverse, on peut être aux références à 100 % du Gamut et ne pas être bon sur le 75,50 ou 25 (éventuellement en poussant le paramétre de saturation ou en le baissant) on peut penser que l'on est "bon" en regardant uniquement le 100 % et en fait en vérifiant ce qu'il y a en dessous, s'apercevoir que ce n'est pas le cas.

Donc, comme on peut avoir une image totalement différente en jouant sur le paramètre de saturation sans que cela n'ait d'effet sur le 100 %, j'aurai plutôt tendance à essayer de faire coller les primaires et les secondaires sur le 75 % et idéalement le 50 et 25 % :wink:
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A propos de la 3ème dimension...

Message » 04 Nov 2010 19:22

Idematoa
 
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Message » 05 Nov 2010 9:45

Bonjour,

c'est sympa que C4H ait fait également un article sur ce sujet. Visiblement Chromapure et Calman ont intégré cette gestion du "Y" dans leurs mesures.

C'est vrai qu'à ce stade, le HCFR ne dispose (mais cela existe) uniquement de ça :

Image

Toutefois, dans le cadre de l'éventuelle évolution du soft (et pour répondre à une demande de Mani) j'ai demandé s'il était possible d'intégrer une "jauge" lors de mesures libres (en complément de la "cible" qui permet de caler le positionnement x et y), l'idée étant de caler en même temps le positionnement du Y.

Par contre, à ce stade, un outil de visualisation "directe" de la bonne proportion par primaire (et/ou secondaire) du Y par niveau de gris, cela n'a pas été évoqué. :oops:
Thebe
 
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Encore un article sympa... + dans la vulgarisation...

Message » 11 Nov 2010 21:26

Idematoa
 
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