Mémoire de fin d'étude
ESRA Bretagne 2021-2022
Thomas CLAVREUL,
ESRA 3è année
Mémoire de fin d'étude
L’ACES face aux nouvelles évolutions de l’image
Depuis quelques années, afin d’améliorer la qualité de l’image, différentes améliorations sont apparues. Quand le Log-C de chez Arri devient un espace Wide Gamut, BlackMagic ajoute un nouvel outil d’étalonnage pour la version 17 de DaVinci Resolve, qui est l’étalonnage HDR. Ces nouvelles technologies, plus ou moins récentes, sont-elles prises en charge par l’ACES?
Dès l’annonce de la sortie de l’ACES, ces outils ont été développés pour prendre en charge le HDR et le Wide Gamut. Lors de la conférence de présentation de l’ACES, en 2015, le HDR, le Wide Gamut, ainsi que la VR sont présentés comme le futur du cinéma. “Nous devons prêter attention à la prochaine génération du cinéma [...] avec la Hight Dynamic Range et le Wide Gamut” 3. Mais qu’est-ce que c’est que ces technologies, et qu’apportent-elles ?
Mais contrairement à ce qui est prétendue, le HDR n’est absolument pas un outil récent. Certes, cela c’est développé avec le numérique et c’est devenu un objectif à atteindre avec la recherche de l’image fidèle à l’image perçu par l’œil humain, mais le HDR était déjà présent avec la pellicule, puisque Kodak affichait une dynamique de ses pellicules autour de 12 diaphragmes, soit plus que le minimum requis pour qualifier une image comme HDR.
L’ACES travaille aussi sur les prochains outils comme la VR, avec le travail de l’image en ACES pour un affichage dans l’espace colorimétrique d’affichage du casque.
L’ACES CCT/ CG, la HDR, le Wide Gamut sont déjà bien intégrés, mais la VR est encore en travaux pour aboutir à quelque chose de concret. Comme l’ACES travaille avec les acteurs des différents secteurs, l’Académie participe au développement de la VR, avec l’intégration de l’ACES, mais il y a encore quelques années à venir avant qu’un outil émerge.
Lors de l’annonce de l’ACES en 2015, cela était montré comme le futur avec un point d’interrogation, il faut attendre quelques années avant d’y répondre.
Cependant, toutes les nouvelles technologies d'étalonnage ne sont pas prises en compte. En effet, toute la technologie Dolby Vision n’est pas prise en charge, ce qui met quelques limites et quelques freins à l’ACES.
3 Andy Maltz, salon IBC 2015 (10-15/09/2015) à Amsterdam. Extrait de la vidéo ACES Overview by Andy Maltz - IBC 2015 (tech level: low). Academy ACES, 20/11/2015. https://www.youtube.com/watch?v=nlAod2Nwrbc. Traduit par Thomas Clavreul.
Tout d’abord, le HDR (High Dynamic Range).
Comparatif photo de l'image en HDR et SDR. [Dossier] Qu'est-ce que le HDR ? En quoi est-il important ? - Blog Eavs Groupe (eavs-groupe.com)
C’est un outil développé à l’origine par les photographes sur des objets fixes, dont le principe était de faire plusieurs photographies (3/5/7). La première est correctement exposée, puis l’objectif est de faire varier le temps d’exposition des autres photographies, idéalement les faire variés d’un diaphragme d’exposition.
Ensuite, il y a une fusion entre ces différentes photographies en post-production, permettant d’avoir plus de détails dans les basses et hautes lumières, chose qui n’est pas possible qu’avec une seule photo. Qui plus est, une photographie prise dans l’espace colorimétrique Rec 709 et limité à une dynamique de 6 diaphragmes, tandis que le HDR se définie par une dynamique de 11 diaphragmes.
3 prises de vue SDR, et le résultat en HDR.
En vidéo, ce principe a été repris pour l’étalonnage des rushes. Par exemple, c’est ce que l’on retrouve dans DaVinci Resolve. Là où l’étalonnage logarithmique est divisé en trois parties (basses lumières, moyennes lumières, hautes lumières), l’étalonnage HDR se divise en 6 parties (Black, Dark, Shadow, Light, Highlight, Specular). De plus, l'outil a été amélioré sur deux points, rendant l’étalonnage HDR plus poussé que l’étalonnage logarithmique. Tout d’abord, les plages de modifications sont indiquées par défaut, mais il est possible de venir agrandir ou rétrécir ces plages pour affiner l’étalonnage (Cf. Annexe 2). Ainsi, par exemple, je peux augmenter la plage des Dark, pour que l’étalonnage de cette partie s’applique de façon plus large, permettant de peaufiner au mieux l’étalonnage. Et, seconde amélioration, c’est que les plages ne se superposent pas.
Dans l’étalonnage logarithmique, quand les basses lumières sont modifiées, cela a des conséquences dans les moyennes lumières, là où pour l’étalonnage HDR, une modification dans les Dark n’a aucune conséquence dans les Black et Shadow. L’intérêt de cela, c’est la même raison qui a poussé le développement des espaces logarithmique, c’est de pouvoir se rapprocher toujours plus de l’image que l'œil voit de façon naturelle.
Capture d'écran de DaVinci Resolve 17, partie colorimétrie, outil HDR
C’est pour cela que pour l’académie, faire en sorte que l’ACES soit un outil HDR était important, et l’affirmer aussi. Cependant, la HDR est bien plus présente que l’on ne le croit. En effet, pour qu’une image soit qualifiée HDR, il faut que cette image possède une dynamique de 11 diaphragmes entre les basses et les hautes lumières. Tous les espaces colorimétriques ne sont pas HDR, puisque le Rec 709 est un espace colorimétrique dit SDR (Slow Dynamic Range), tout comme son amélioration pour la 4K, le Rec 2020 possédant tous les deux une dynamique de 6 diaphragmes.
C’est pour cela que le UIT-R BT.2100, ou Rec 2100 a été développé, pour avoir un espace colorimétrique compatible avec la 4K HDR. Mais, du côté des espaces colorimétriques d’enregistrement, et notamment les espaces logarithmiques, ils sont tous HDR, puisque les dynamiques du capteur et de ces espaces colorimétriques sont supérieurs à 11 diaphragmes, avec les 13 diaphragmes d’affiché pour le S-log 2 de chez Sony, et les 15 diaphragmes notamment de chez Arri avec le Log-C.
Comparaison du signal d'une image SDR et HDR. Source : HDR SURVIVAL GUIDE (vmi.tv)
Seconde technologie dont l’ACES s’est intéressé, c’est le Wide Gamut. Aujourd’hui, en utilisant une caméra Arri, le gamut de l’espace colorimétrique est le Log-C Wide Gamut. De part les limites des fichiers, des débits et autres problèmes techniques, il n’est pas possible d’étendre l’étendu des couleurs, donc un jeu sur le gamut va être fait.
Schéma du ArriWide Gamut comparé à l'ACES et aux Rec. Source : Post-Production (arri.com)
Un espace colorimétrique n’est jamais vraiment défini que par les couleurs qu’il peut afficher, mais par son gamut, et son gamma. Ainsi, pour une vidéo sur internet, la vidéo sera en Rec 709, gamut Rec 709, gamma 2.2, alors que pour la télévision, ce sera une image en Rec 709, gamut Rec 709 gamma 2.4.
Ce jeu sur le gamma a une incidence sur l’image. En effet, l’image aura des noirs plus ou moins bouchés, et l’espace colorimétrique linéaire ne le sera plus totalement.
Pour éviter des problèmes, les espaces logarithmiques trichent un peu, puisque les espaces colorimétriques logarithmiques ne possèdent pas de gamma, mais une courbe de transfert. Le gamma s’applique uniquement aux espaces linéaires.
Qu’est-ce que le gamma ? BenQ, 2019/09/06, https://www.benq.eu/fr-fr/knowledge-center/knowledge/gamma-monitor.html
Comme chaque marque de caméra a développé son propre espace colorimétrique logarithmique, c’est ainsi que l’on a un S-log ou S-log 2 gamut S-Gamut, le S-log3 gamut S-gamut 3 . D’autres, comme Arri et l’ACES, ont choisi d’utiliser le gamut Wide Gamut, signifiant à large gamme de couleur, qui permet d’avoir plus de nuances de couleurs dans l’image.
Comme son nom l’indique, cela permet d’étendre la gamme de couleurs, sans toucher à l’étendue de l’espace colorimétrique, et cela ne permet pas non plus d’afficher des couleurs hors de l’espace colorimétrique. Cependant, cela permet d’enrichir les nuances de couleurs de l’image.
Schéma représentant le S-Gamut 3 comparé à d'autres gamuts. Source : Qu'est-ce que S-Gamut ? | Sony FR
Davinci Wide Gamut © Blackmagic Design. Source : Davinci Resolve 17: Davinci Wide Gamut Explained | by Jamie Neale | Creative Field Notes | Medium
Ainsi, au lieu de voir deux pixels de la même couleur, il y aura une légère nuance de couleur entre ces deux pixels qui permet d’avoir un enrichissement de la palette de couleur lors de l’affichage, sans toucher à la quantité d’information transmise, offrant ainsi plus de matière dans l’image lors de l’étalonnage du projet.
Pour l’ACES, le Wide Gamut est plus qu’important, car l’objectif est de prendre en charge toutes les couleurs que l’œil humain peut voir, mais avec l’utilisation du Wide gamut, l’ACES peut afficher aussi toutes les nuances de couleurs que tous les appareils ne peuvent pas affiché, mais dont le pari fait est que les écrans deviendront tous des écrans Wide Gamut.
Le pari est osé, car le Arri log-c et l’outil de DaVinci Resolve, dont je parlerais plus tard, sont devenu des outils Wide Gamut, des constructeurs cherchent surtout à rendre les écrans Wide Gamut, afin d’afficher toutes les nuances des espaces logarithmiques dans des espaces linéaires plus petit.