Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
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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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)
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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.
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.
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
DOI (Digital Object Identifier)
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4. Distribution
Les canaux de distribution d’images vidéo UHD sont ceux :
-
des réseaux de diffusion, dits de Broadcast (§ 4.2) comprenant des flottes de satellites, des réseaux câblés, des réseaux d’émetteurs numériques terrestres, avec des débits offerts par canal Broadcast variant entre environ 25 Mbit/s et 50 Mbit/s ;
-
des réseaux dits Broadband (§ 4.3), le plus souvent d’opérateurs télécoms et utilisant les protocoles de la famille IP (Internet Protocol), avec des débits par canal Broadband variant entre des centaines de kbit/s et 100 Mbit/s, ou plus ;
-
de supports optiques, comme le disque UltraHD Blu-ray (§ 4.4), offrant des débits de 108 Mbit/s ou 128 Mbit/s.
En comparaison de ces débits de distribution, suivant les paramètres adoptés (définition d’image, structure d’échantillonnage luminance/chrominance, nombre de bits de profondeur de codage), les débits natifs en production de l’UHD-1 s’étendent de 3 Gbit/s à 36 Gbit/s et ceux de l’UHD-2 entre 12 Gbit/s et 144 Gbit/s (tableau 5) ([TE 5 364] – tabl. 14). Il n’est donc possible de distribuer largement des images vidéo UHD sur des réseaux Broadcast ou Broadband qu’après compression des...
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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
-
...
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)
DCI (Digital Cinema Initiatives)
DVB (Digital Video Broadcasting)
EBU (European Broadcasting Union)
ETSI (European Telecommunications Standards Institute)
HDMI (High-Definition Multimedia Interface)
https://www.hdmi.org/index.aspx
IEC (International Electrotechnical Commission)
ISO (International Organization for Standardization)
ITU (International Telecommunication Union)
MPEG (Moving Picture Experts Group)
https://mpeg.chiariglione.org/
SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers)
UHD Alliance
https://www.alliance.experienceuhd.com/
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