Images et télévision Ultra Haute Définition (UHD) : Dossier complet | Techniques de l’Ingénieur

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Télévision haute définition (TVHD) - Son multicanal

Article de référence | Réf : TE5375 v1

Images et télévision Ultra Haute Définition (UHD)

Auteur(s) : Marc LÉGER, Christophe NELSON, Jean-Noël GOUYET

Date de publication : 10 déc. 2019

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Télévision en relief stéréoscopique - Principe, production et formats

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RÉSUMÉ

Cet article explicite et spécifie tout d’abord les paramètres normalisés de l’UHD (Ultra-High Definition), qui offre des images vidéo avec plus de pixels (3840 x 2160 en UHD-1 et 7680 x 4320 en UHD-2), un plus grand écart de contraste et une meilleure représentation des différences de luminosité par le HDR (High Dynamic Range), une gamme de couleurs étendue (WCG,Wide Color Gamut) et une plus grande fréquence-image (HFR, High Frame Rate). La chaîne complète UHD est ensuite décrite, de la production des images à leur distribution via des réseaux de diffusion (Broadcast) ou de type « télécoms » (Broadband) avec les protocoles Internet, ou sur disque optique UltraHD Blu-ray, et enfin à leur visionnage sur écrans.

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ABSTRACT

Ultra-High Definition images and television (UHD)

This article first explains and specifies the standard parameters of the UHD (Ultra-High Definition), which offers video images with more pixels (3840 x 2160 in UHD-1 and 7680 x 4320 in UHD-2), a greater contrast difference and a better representation of brightness differences by the HDR (High Dynamic Range), an extended color range (WCG, Wide Color Gamut), and a higher frame rate (HFR, High Frame Rate). The complete UHD channel is then described, from the production of the pictures, then their distribution via broadcast networks (Broadcast) or "telecom" type (Broadband) with Internet protocols, or on optical disc UltraHD Blu-ray, and finally their display on screens.

Auteur(s)

Marc LÉGER : Diplômé de l’Éole Nationale Supérieure Louis-Lumière - Opérateur de prise de vues, ingénieur vision - Responsable de la filière de formation aux techniques vidéo à l’INA (Institut National de l’Audiovisuel)
Christophe NELSON : Diplômé de Technologies Audiovisuel et Informatique pour l’éducation - Responsable de formation aux techniques vidéo à l’INA
Jean-Noël GOUYET : Ingénieur-formateur et consultant en techniques et gestion des médias numériques - Ancien chargé d'études à la Direction de la Recherche de l'INA

INTRODUCTION

Cet article a pour objectif principal d’offrir un exposé détaillé des caractéristiques des images vidéo UHD (Ultra-High Definition), et en particulier leurs paramètres de définition avec plus de pixels (3 840 x 2 160 en UHD-1 et 7 680 x 4 320 en UHD-2), de HDR (High Dynamic Range) pour un plus grand écart de contraste et une meilleure représentation des différences de luminosité, de WCG (Wide Color Gamut) pour une gamme de couleurs étendue, et de HFR (High Frame Rate) pour une plus grande fréquence-image. Il présente également un aperçu des techniques mises en œuvre pour la production, la distribution et le visionnage de ces images. Cependant, cet article n’abordera pas le domaine du son, avec en particulier la NGA (Next Generation Audio) pouvant être associée à l’UHD.

Le développement des images UHD est dû à plusieurs facteurs :

les travaux de recherche et de développement effectués par la télévision japonaise NHK depuis 1995 avec le projet Super Hi-Vision [12] ;
la recherche continue d’une qualité supérieure des images vidéo et de télévision ;
la pression des industriels pour vendre toujours plus d’équipements de nouvelle génération (de production professionnelle ainsi que caméras et appareils de photo numérique pour les particuliers, ainsi que des écrans et téléviseurs), en stimulant sans cesse leur renouvellement ;
le précédent du Cinéma numérique « 2K » ou « 4K » avec, toutefois, l’occasion manquée de la convergence vers des paramètres communs avec la vidéo, ainsi que l’ambiguité des termes « 4K » et « 8K » pour désigner l’UHD-1 et l’UHD-2.

Il reste, au-delà des techniques, à développer des programmes et des applications utilisant les images UHD, dans le domaine professionnel et grand public.

Nota

le lecteur trouvera en fin d’article une liste des principaux acronymes et abréviations utilisés tout au long de ce document. De nombreux termes et le texte de certaines figures ont été conservés en anglais (en caractères italiques), avec la traduction jointe, de manière à faciliter la lecture et l'utilisation des spécifications ainsi que d’autres documents.

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MOTS-CLÉS

UHD | Ultra haute définition | HDR | Grande plage dynamique | WCG | Espace des couleurs étendu | HFR | Fréquence image haute

KEYWORDS

UHD | ultra-high définition | HDR | High dynamic Range | WCG | Wide Color Gamut | HFR | High Frame Rate

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - BT Media and Broadcast - Ultra High Definition Video Formats and Standardisation. - https://www.researchgate.net/publication/331488190_Ultra_High_Definition_Video_Formats_and_Standardisation (2015).
(2) - DVB – UHDTV - The Building Blocks. - DVB Scene 44, https://www.dvb.org/resources/public/scene/dvb-scene44.pdf (2014).
(3) - DVB Factsheet - Phasing in Ultra High Definition. - https://www.dvb.org/resources/public/factsheets/dvb_-_phasing_in_uhd.pdf (2017).
(4) - EBU Technology Fact Sheet - UHDTV. - https://www.tech.ebu.ch/docs/factsheets/ebu_tech_fs_uhdtv.pdf (2014).
(5) - EBU Webinar - UHD – Features, tests and standardization. - https://www.tech.ebu.ch/events/2018/uhd--features-tests-and-standardization (2018).
(6) - EBU TR 014 - What...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

NORMES

Hybrid Log-Gamma (HLG). - ARIB STD-B67 - 2015
White Paper Blu-ray Disc™ Format. http://www.blu-raydisc.com/Assets/Downloadablefile/White_Paper_General_4th_20150817_clean.pdf. - Blu-ray Disc Association - Août 2015
Digital Video Broadcasting (DVB) ; Specification for the use of Video and Audio Coding in Broadcast and Broadband Applications. - ETSI TS 101 154 - 02-2018
High-Performance Single Layer High Dynamic Range (HDR) System for use in Consumer Electronics devices ; Part 1 : Directly Standard Dynamic Range (SDR) Compatible HDR System (SL-HDR1). - ETSI TS 103 433-1 - 2017-08
High-Performance Single Layer High Dynamic Range (HDR) System for use in Consumer Electronics devices ; Part 2 : Enhancements for Perceptual Quantization (PQ) transfer function based High Dynamic Range (HDR) Systems (SL-HDR2). - ETSI TS 103 433-2 - 2018-01
H.264 Information technology – Coding of audio-visual objects – Part 10 : Advanced Video Coding (AVC). - ISO/IEC 14496-10 ITU-T - 2014

ANNEXES

1 Annuaire
1. 1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)

1 Annuaire

HAUT DE PAGE

1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)

BDA (Blu-ray Disc Association)

https://www.us.blu-raydisc.com/

CIE (Commission internationale de l’éclairage)

http://www.cie.co.at/

DCI (Digital Cinema Initiatives)

https://www.dcimovies.com/

DVB (Digital Video Broadcasting)

https://www.dvb.org/

EBU (European Broadcasting Union)

https://www.ebu.ch/

ETSI (European Telecommunications Standards Institute)

https://www.etsi.org/

HDMI (High-Definition Multimedia Interface)

https://www.hdmi.org/index.aspx

IEC (International Electrotechnical Commission)

https://www.iec.ch/

ISO (International Organization for Standardization)

https://www.iso.org

ITU (International Telecommunication Union)

https://www.itu.int/

MPEG (Moving Picture Experts Group)

https://www.mpeg.chiariglione.org/

SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers)

https://www.smpte.org/

UHD Alliance

https://www.alliance.experienceuhd.com/

...

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