Les barres de couleur SMPTE sont un outil essentiel pour calibrer et ajuster les couleurs sur les écrans et les équipements vidéo. Elles permettent de garantir une reproduction fidèle des couleurs, en compensant les variations et les dégradations qui peuvent survenir tout au long de la chaîne de transmission vidéo. Cet article explore en détail l'utilisation des barres de couleur, leur théorie, leur application dans différents espaces colorimétriques, et les outils modernes comme les systèmes de gestion des couleurs (CMS).
Introduction à la calibration des couleurs
Dans le monde de la vidéo, la couleur joue un rôle crucial. Les premiers signaux de télévision étaient en noir et blanc, mais l'arrivée de la couleur dans les années 1950 a nécessité des ajustements pour assurer la compatibilité avec les anciens téléviseurs. La solution a été d'ajouter deux canaux de différences de couleurs (Cb et Cr) au canal de luminance (Y), permettant ainsi de recombiner ces trois canaux pour obtenir les composantes Rouge, Vert et Bleu (RVB) nécessaires à une image en couleur.
Cependant, cette chaîne de transmission est susceptible de subir des détériorations qui affectent la qualité de l'image. C'est pourquoi des contrôles de couleur et de teinte sont nécessaires pour ajuster les proportions de Y, Cb et Cr lors de la reconstruction des composantes RVB. La couleur ajuste l'amplitude de Cb et Cr par rapport à Y, tandis que la teinte modifie les proportions de Cb par rapport à Cr.
Théorie des barres de couleur
Les mires de barres de couleur sont un classique pour régler la couleur et la teinte sur une télévision couleur. Elles consistent à encoder les trois couleurs primaires (Rouge, Vert, Bleu) et les trois couleurs secondaires (Cyan, Magenta, Jaune), ainsi que le blanc, au même niveau (généralement 75% ou 100%). Si l'afficheur est correctement réglé et que le signal n'a pas été modifié, les barres doivent être décodées à 75%.
Si les canaux de chroma (Cb et Cr) sont trop élevés, les couleurs primaires seront supérieures à 75%, tandis que le blanc restera à 75% car il est encodé en utilisant uniquement le canal Y. Inversement, si les canaux de chroma sont trop bas, les couleurs primaires seront inférieures à 75%. La teinte permet de corriger les écarts de niveau entre Cb et Cr.
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L'idée de base est d'isoler un canal, en particulier le bleu, et de régler les niveaux relatifs des trois canaux (Y, Cb et Cr) afin que le bleu, le blanc et les couleurs secondaires avec le bleu aient le même niveau de bleu. On ajuste la couleur en comparant le bleu et le blanc, et la teinte en comparant le magenta et le cyan. Il est important de noter que l'ajustement de la couleur modifie la teinte, et inversement, ce qui nécessite des ajustements itératifs pour atteindre un équilibre optimal.
Espaces de couleur SD et HD
Il existe deux équations différentes pour convertir YUV en RVB et inversement : la norme BT.601 pour la définition standard (SD) et la norme BT.709 pour la haute définition (HD). En SD (480 ou 576 lignes), on utilise la norme 601, tandis qu'en HD (720 lignes et plus), on utilise la norme 709.
Cependant, les upscalers utilisés par les lecteurs peuvent parfois oublier de changer de norme lors du passage de la SD à la HD, ce qui peut entraîner des couleurs incorrectes. Pour vérifier si le signal est décodé avec les bonnes équations, on peut utiliser la mire de couleur et de teinte en passant alternativement le décodeur de SD à HD. Si les luminosités des barres de couleur sont identiques en SD et différentes en HD, cela indique que le lecteur ne change pas de norme et reste en 601.
La mire de clipping est une autre méthode pour vérifier l'espace de couleur. Après avoir positionné correctement le contraste et la luminosité en HD, on passe à la mire de clipping. Si la boîte verte semble juste verte (indiquant un clipping du vert) et que le blanc, le rouge et le bleu montrent des carrés concentriques (indiquant qu'ils ne clippent pas), cela suggère fortement une utilisation incorrecte de la norme 601.
Systèmes de gestion des couleurs (CMS)
De nombreux écrans modernes incluent un CMS (Color Management System) qui permet de recomposer le gamut (ensemble des valeurs des couleurs affichables) de l'écran en prenant la norme 709. Les écrans modernes dépassent tellement le gamut standard qu'ils peuvent générer des erreurs importantes, rendant le CMS utile pour restreindre les possibilités des écrans.
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Pour savoir si un écran possède un CMS, il faut rechercher dans les menus des options telles que "CMS", "Advanced Color Management" ou "Six-axis Color". Si ces options permettent de modifier le contenu du rouge, du vert ou du bleu, l'écran dispose d'un CMS.
Si l'écran possède un mode "CMS off", il est possible de désactiver le CMS pour régler la couleur et la teinte avec le filtre bleu, puis de le réactiver. De même, si l'écran a un mode "Bleu seulement" et un CMS désactivable, on peut désactiver le CMS et passer la mire de "couleur et teinte" avec le mode "bleu seulement", puis réactiver le CMS. Si aucune différence n'est visible, le réglage de la couleur et de la teinte peut être effectué sans se soucier du CMS, simplement en passant en mode "bleu uniquement".
Si l'écran ne dispose d'aucun de ces modes, il est recommandé de faire appel à un calibreur professionnel pour obtenir un réglage parfait, car le réglage de la couleur et de la teinte nécessitera un équipement spécifique.
Utilisation de la mire de couleur et de teinte
La mire "couleur et teinte" est conçue pour faciliter le réglage des couleurs sur un écran. Elle permet d'ajuster la couleur (saturation) et la teinte (hue) pour obtenir une reproduction fidèle des couleurs.
Le contrôle de la couleur ajuste les proportions relatives entre les canaux de couleurs (Cb et Cr) et le canal de luminance (Y). Si l'un des canaux de chroma est trop élevé, les couleurs seront sursaturées, tandis que s'il est trop bas, les couleurs seront ternes. La teinte ajuste la proportion de Cb et de Cr, et si elle n'est pas correctement positionnée, toutes les couleurs seront faussées.
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Câbles CAT5 et transmission de signaux
Le câble CAT5 et ses variantes (CAT5e, CAT6 et CAT7) sont des solutions économiques et fonctionnelles pour interconnecter des équipements. Les paires torsadées, utilisées dans les câbles CAT5, permettent de véhiculer des signaux vidéo, audio, RS232 et infrarouge.
Les baluns (convertisseurs BALanced-UNbalanced) sont utilisés avec les câbles CAT5 pour transmettre des signaux symétrisés (BALanced). Le signal est envoyé avec un conducteur transportant le signal et un autre transportant le signal inversé. Cela permet de réduire le bruit et d'améliorer la qualité du signal.
Il existe différents types de baluns, allant des baluns passifs aux baluns actifs avec égalisation manuelle ou automatique. Les baluns actifs améliorent les performances audio et vidéo sur des distances de câble CAT5 supérieures à 300 mètres.
Volume de couleurs et espaces colorimétriques étendus
Le volume de couleurs est un concept important pour le réalisme HDR (High Dynamic Range). Il définit la capacité d'un écran à reproduire une couleur donnée à différents niveaux de luminance et de saturation. Un écran avec une luminosité de pointe élevée et un excellent contraste natif est fondamental pour un bon volume de couleurs.
Les technologies de dalles avancées, telles que les LCD Quantum Dot (QLED, ULED, NanoCell) et les OLED (Organic Light-Emitting Diode), offrent des spectres d'émission plus purs et un contraste élevé, ce qui améliore le volume de couleurs. Les vidéoprojecteurs laser peuvent également atteindre des couvertures DCI-P3 élevées, voire des portions significatives du Rec. 2020.
Les 3D LUTs (3D Look-Up Tables) sont essentielles pour la gestion colorimétrique précise. Elles permettent à l'écran de mapper une couleur d'entrée vers les coordonnées de sortie exactes que le diffuseur peut produire, en compensant les non-linéarités de la dalle.
ATEM Camera Control Panel
L'ATEM Camera Control Panel est une voie de commande broadcast de haute qualité qui permet de contrôler les Blackmagic Pocket Cinema Camera 4K et 6K pour des workflows broadcast professionnels. Il permet de régler de nombreux paramètres, tels que le niveau de noir, le gain, la balance des couleurs et la vitesse d'obturation.
Le panneau peut contrôler jusqu'à 4 caméras simultanément et offre des fonctionnalités professionnelles telles que le réglage à distance des paramètres de la caméra, les modifications de mise au point, du diaphragme et du zoom sur les objectifs compatibles. Les Pocket Cinema Camera sont dotées de l'outil d'étalonnage primaire DaVinci, offrant ainsi la possibilité de réaliser des étalonnages bien plus complexes qu'avec des voies de commande classiques.
Calibration avec Digital Video Essentials
Le DVD de calibration Digital Video Essentials permet de régler différents paramètres concernant l'audio et la vidéo d'un système Home-Cinéma. Il est important d'allumer les appareils environ 30 minutes avant de commencer le processus de calibration.
Le calibrage de base consiste à régler la luminosité et le contraste à l'aide de mires spécifiques. La mire de PLUGE (Picture Line-Up Generation Equipment) permet de régler la luminosité en ajustant le niveau de noir. La mire de contraste permet de régler le contraste pour éviter l'écrêtage des blancs.
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