Mire V3

Dans un précédent article, je vous avais parlé de la mire que j’avais mis au point afin d’améliorer la qualité des projections. La mire de réglage est une presque nécessité pour régler les projecteurs et autres appareils.

J’ai mis au point une 3e version de la mire (la version 2 n’ayant jamais été éditée, ne la cherchez pas). Cette toute dernière version vous permettra de mieux régler vos appareils de projection ou vos écrans de télévision.

La création de cette mire a été très longue car elle respecte le plus scrupuleusement possible les règles liées à la projection mais aussi aux limitations des écrans. L’article suivant aborde d’une part les caractéristiques techniques pour le réglage d’un écran vidéo, puis ensuite comment se servir de la mire ci-dessus.

Si la théorie ne vous intéresse pas, passez directement aux tests.

Comprendre les couleurs

Synthèses de couleurs

Les couleurs, pour beaucoup de gens, ce sont les trois couleurs primaires: le rouge, le bleu et le jaune. Si on mélange du jaune avec du bleu, cela fait… du vert. Bien entendu, cela, c’est ce qu’on appelle l’addition des couleurs (qui, de manière surprenante s’appelle la synthèse soustractive):

Ici, on va parler de « B » pour le bleu, de « R » pour le rouge, de « J » pour le jaune et de « V » pour le vert (aussi noté « G » en anglais pour Green). En vidéo, tout comme en cinéma, les couleurs sont utilisées à l’inverse de la peinture avec une méthode qui s’appelle la synthèse additive.

La synthèse additive utilise les couleurs primaires R (rouge), V (vert) et B (bleu). Et on obtient des couleurs par « addition » des lumières. Ainsi l’image ci-dessous montre le résultat pour trois sources lumineuses diffusant des couleurs primaires.

La synthèse additive est utilisée partout en vidéo. Les pixels des écrans est composé de pixels fluorescents de couleurs R, V, et B. En vidéo, on parlait auparavant de signaux RVB (ou les trois couleurs étaient transportées dans trois câbles séparées, comme cela était parfois le cas avec la vieille prise péritel).

Vous l’aurez compris, toutes les couleurs visibles peuvent être créées à partir de ces trois couleurs primaires. C’est pour cela qu’on parle de RGB (« G » pour Green en anglais), un peu moins souvent de RVB (pour la version française).

YUV – La version informatique

Mais attention… Il y a d’autres moyens d’exprimer les couleurs. Et la vidéo a adopté le YUV depuis que la compression d’image existe. Le Y est la luminescence (ou si vous préférez la lumière) tandis que U et V sont les composantes couleurs en différentiel du signal noir et blanc. Pas très compréhensible?

L’oeil humain est largement plus sensible à la lumière qu’à la couleur. Il est donc intéressant de coder la luminosité dans le signal. Ainsi on peut créer un signal qui ne comporte que « Y » la luminosité (sans les couleurs). C’est le principe utilisé par les télévisions noir & blanc. Le signal couleur était transmis « à part ». Ce qui a permis, pendant de nombreuses années, d’avoir un même signal pour les chaînes qu’elles soient reçues sur des postes en noir & blanc ou en couleur.

L’article de Wikipédia vous explique plus en détails le principe de l’YUV. Sachez seulement qu’il existe et qu’il est fortement utilisé.

Le blanc est-il bien blanc?

Quelle est la lessive qui lave plus blanc? Bonne question. L’autre bonne question: c’est quoi du blanc? C’est, par définition, l’addition à l’identique des 3 couleurs primaires (R + V + B). Sauf que si la luminosité est faible, on obtient du gris.

Et c’est là qu’intervient un standard de fait: le Rec. 709 qui est un standard émis par la SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers). C’est avec ce standard que l’on définit le blanc et toutes les couleurs en général.

Le graphique ci-dessus (extrait de Wikipédia) permet de voir le point dit « D65 » qui est le point blanc et les couleurs qu’il est possible de reproduire avec la norme Rec. 709 (dans le triangle).

Il s’agit d’un diagramme de couleur et non de luminosité. Mais le point blanc est bien précisé. Et tous les dispositifs HD (y compris 720p) doivent pouvoir reproduire toutes les couleurs présentes dans le triangle.

Ce n’est pas exactement l’intégralité des couleurs existantes mais ce n’est pas très grave puisque nous avons vu que l’oeil est moins sensible aux couleurs qu’à la lumière.

Et le noir?

Et bien, c’est un peu pareil… Il y a des blanc plus blanc et des noirs plus noirs. Si je reprend mon échelle RVB (on y revient) et que je considère que l’on peut mélanger des couleurs avec des intensités de 0 à 255 pour chacune des couleurs, on obtient 16’777’216 couleurs (à peu près 16 millions). C’est parfois ce que vous propose les options de réglages sur vos écrans d’ordinateur (souvent, on parle de 16 millions de couleurs).

Sauf que le Rec. 709 n’en reproduit que 11 millions (11’239’424 pour être exact). Pourquoi donc? Parce que les couleurs très lumineuses et les noirs très sombres sont considérés comme des « infra-couleurs ». Des couleurs que vous n’êtes pas censés voir.

Ces intra-couleurs, vous les utilisez tous les jours, en montage vidéo, lorsque vous modifiez les couleurs (surtout si vous augmentez ou réduisez la luminosité de votre plan).

Cette courbe Rec. 709 est prise en charge par les logiciels de montages (Final Cut Pro X, Da Vinci, etc.) sans que vous vous posiez de question. Par contre, pour créer une mire de réglage, cette notion d’infra est essentielle.

La mire et son histoire

La mire a fait son apparition assez tard. En 1953 pour la télévision française avec la mire de « Marly ». Avant cette date, il n’était pas possible de régler son écran en dehors des heures de programme.

La mire s’est imposée partout et était diffusée en dehors des heures de programmes. Les plus jeunes ne l’ont jamais connu puisque toutes les chaînes ont commencé à diffuser leurs programmes en continu dès 1990 (parfois avant) et la mire a totalement disparue.

La mire PM5544 de Philips

Parmi les mires les plus utilisées, sans doute que la PHILIPS PM5544 est la plus connue de toutes. Il en existe un équivalent pour les télévisions en 16/9, la PM5644.

Cette mire est entrée dans l’histoire et même ceux qui ne l’ont jamais vue sur une télévision se souviennent de sa tête (sauf peut-être des bords en noir et blanc car ils n’apparaissaient pas sur les télévisions à tubes cathodiques).

Si elle répond davantage à des besoins liés aux tubes cathodiques, je m’en suis fortement inspiré pour différents tests.

Les barres de couleurs SMPTE

Les barres de couleurs ne sont pas à proprement parler une mire mais permettent de régler les couleurs avec précision comme nous allons le voir plus bas.

Règles adoptées

La mire a été créé pour des écrans 4K mais devrait également fonctionner pour des écrans 1080p. J’ai pris le parti d’avoir des bordures franches sans antiliasing. Cela signifie que j’ai retiré tout le flou qui aurait pu se trouver dans les images géométriques.

Les images composant cette mire ont été générées avec le logiciel « Processing » ce qui assure un résultat parfait. La mire SMPTE pour le réglage des couleurs a été récupérée sur Internet et les niveaux de couleurs vérifiés avec les outils de Final Cut Pro X.

La norme Rec.709 a été scrupuleusement respectée et les couleurs vont du noir au blanc en respectant la norme. Certaines couleurs à 0% ou 100% peuvent faire partie des infra couleurs mais celles-ci ayant été réglées dans les premiers tests, il n’y aura pas d’impact.

J’ai utilisé un ratio de taille en partant du principe que la résolution de base SD était de 540 pixels en vertical soit la résolution standard en NTSC. Ainsi une ligne de 1 pixel en SD fera 2 pixels en 1080p (540×2) et 4 pixel en 4K (540×4). Cela est vrai pour la variante de la mire PC5644. Ainsi les diagonales sont larges de 4 pixels pour la version 4K. Il s’agit là d’un choix personnel car la mire PHILIPS a surtout été utilisé comme base de travail.

Par ailleurs, j’ai développé un écran spécifique permettant de vérifier la résolution réelle de votre équipement (1080p ou 4K).

La vitesse de défilement des images est de 60 im/sec. incluant un test permettant de vérifier le nombre d’images réellement affichés.

Liste des tests

Les tests doivent être faits dans un pièce la plus sombre possible afin de garantir un bon contrôle des noirs.

Barres SMPTE (test 1)

La barre SMPTE permet de régler les couleurs de votre dispositif. mais également les noirs. Ci-dessous, je vous copié l’interprétation des barres.

Vous voyez donc en bas, à droite le réglage des noirs. Le noir profond suivi d’une barre de noir à +4%. Cela devrait vous permettre de régler les noirs correctement bien que le test 2 vous permet également de régler les blancs infra. La différence de couleur noire dans la barre SMPTE est assez difficile à voir. C’est pourquoi un environnement sombre est nécessaire.

L’image ci-dessus et une explication plus complète provient de cet article du site « Faites le point »

Contrôle des infras (test 2)

Il s’agit de vérifier les infras blancs et les infras noirs. Dans une configuration correcte, il y a deux rectangles blanc et deux rectangles noirs visibles. Le rectangle noir à l’extérieur est lumineux de 4% environ tandis que le rectangle extérieur blanc est moins lumineux de 4%.

Dans les rectangles centraux, si vous voyez un clignotement, c’est que vous pouvez voir les infras. Modifier les réglages de votre téléviseur de manière à ne plus vous de clignotement dans les rectangles centarux tout en observant une différence de couleur avec les rectangles extérieurs.

Contrôle de la géométrie (test 3)

Ce test affiche des carrés séparés par des lignes simples. Les carrés sont gris moyen (50% blanc, 50% noir) et les lignes sont blanches (100% blanc). Les carrés sont complétés sur les extrêmes par des rectangles alternant noir et blanc. Le but de cet écran est de bien centrer l’image.

Contrairement aux tubes cathodiques où une grande partie de l’image disparaissait, vous devriez voir l’intégralité des carrés.

Veillez à ce que les traits soient le plus net possible. L’image est parfaite (« sharp » en anglais) et ne devrait présenter aucun flou (y compris en 1080p).

Finesse de l’affichage (test 4)

Le test n°2 est divisé en 2 parties: la première pour les écrans 4K, la seconde pour les écrans 1080p. Il s’agit de tester la finesse de votre affichage. Les grands carrés ont une bordure blanche de respectivement 1 (en haut à gauche), 2 (en haut à droite), 3 (en bas à droite) et 4 pixels (en bas à gauche). Il s’agit de pixels physiques, il est donc important de comparer avec la résolution de sortie.

Les carrés dans la bande centrale suivent le même principe. Sur un écran 4K, les 2 carrés les plus au milieu doivent avoir une fine bordure blanche. Si la bordure apparaît grise, c’est sans doute que votre affichage n’arrive pas à afficher le nombre de pixels attendus (ou que vous êtes trop loin de l’écran).

Les bandes verticales sont des bandes alternant des bandes noires et des bandes blanche de 1 à 5 pixels physiques (de gauche à droite). Si la bande (ou les bandes) les plus à gauche n’apparaissent pas comme des lignes blanches et noires entrelacées, c’est que votre équipement n’arrive pas à la résolution attendue (dans ce cas, la bande la plus à gauche apparait en gris moyen).

ATTENTION: ici on atteint la limite supérieure de l’équipement. Il faut donc être proche de l’écran pour vérifier la qualité et faire le point avec une grande précision si vous utilisez un projecteur. En effet, on travaille au pixel près. Sur un écran 4K ayant une hauteur de 1 mètre (soit 2 mètres de diagonale ou, si vous préférez, 80 pouces), 1 pixel représente 0,5 mm seulement.

À noter que ce test est uniquement indicatif, il n’y a pas de réglages possible pour en améliorer les résultats (sauf le réglage de focus sur les vidéoprojecteurs).

Rafraîchissement de l’image (test 5)

Vérifiez que votre télévision ne fait pas de l’over-sampling en ajoutant des images en plus. Si votre télévision est vendu pour être en 100 ou 200 Hz, il est possible que cette option, que vous trouverez dans les menus, puisse créer des problèmes lors de ce test.

La vidéo de test est à 60 images par secondes. Si votre vidéo projecteur ou votre télévision peut monter à 60 im/sec (je l’espère), vous verrez clignoter très régulièrement le rectangle en haut à gauche. Si celui-ci apparaît gris sans clignoter (ou blanc ou noir!), c’est que votre écran est à 30 images/secondes.

Dans ce cas, c’est le rectangle en bas à gauche qui va clignoter très régulièrement.

Si votre rafraîchissement est de 25 ou 50 images par secondes, il faut vérifier le clignotement des rectangles à droite de l’écran. Gardez à l’esprit que le clignotement ne sera pas régulier du fait que le calibrage a été fait pour une diffusion à 60 im/sec.

Gradation couleur (test 6)

La gradation couleur est un test relativement basique. Il y a deux barres de gris (qui vont du noir au blanc) et la couleur centrale est le gris à 50%. Les gris au milieu de l’écran (horizontalement) doivent être indiscernables.

En ce qui concerne la couleur, on utilise une couleur qui passe de la luminosité noire à une luminosité de 100%. L’augmentation de luminosité ne doit pas influencer sur les niveaux de gris et les couleurs doivent garder la même teinte durant l’éclaircissement et l’assombrissement.

Défilement d’objets (test 7)

Le défilement des carrés et la rotation doivent être absolument fluide du début à la fin. C’est davantage la source qui est testé que le matériel de reproduction. Celle-ci doit délivrer les 60 images par secondes en 4K sans broncher.

Les couleurs du carré rotatif sont saturées à 100%. La bordure blanche du carré rotatif doit être bien visible.

Roue des couleurs (test 8)

La roue des couleurs montre l’intégralité des couleurs avec un point blanc central. Les 4 cercles de couleurs sont des couleurs saturées à 100%.

À cause des artéfacts de couleur, on peut remarquer que le cercle est divisé en 6 parties distinctes (sauf sur la partie verte où cela est moins sensible). C’est assez discret mais suffisamment visible pour être signalé.

La mire PM5644 modifiée

Bien que cette partie soit surtout destiné aux tests sonores, vous pouvez faire quelques contrôles supplémentaires via la mire ci-dessous.

Il s’agit de la mire TV proposée par Philips et modifiée pour répondre aux besoins modernes. Cette mire fonctionne aussi bien en 4K qu’en 1080p (contrairement au test 2).

Zones A, B et C

Les parties A et B permettent de vérifier les diagonales (ainsi que les deux carrés en symétrie). Les diagonales du bas (carré B) sont des lignes deux fois plus fines que celles du haut (carrés A). Vous devriez les voir sans artéfact.

La zone C est également un calcul de la précision de l’affichage (comme le test n°2) mais basé sur un affichage SD donc moins contraignant. Vous devez voir des lignes noires fines dans le carré du bas de la zone C et des lignes blanches fines en haut. De manière symétrique, du côté droit, la même chose.

Niveaux de gris

Les niveaux de gris sont respectivement de 100% noir à 100% blanc par pas de 20%. Les niveaux de gris adjacent doivent être très nets et la progression égale.

Barre de couleur

La barre de douleur est une barre de couleur avec les couleurs primaires saturées à 75% de luminance. Les couleurs sont donc « fades » vis-à-vis des affichages actuels. Les autres tests vous ont permis de mieux gérer les couleurs saturées.

Tests sonores

Les test sonores sont également très importants et se déroulent sur l’affichage de la mire. Il faut comprendre que le son est quelque chose de très complexe. Il s’agit de vérifier ici que celui-ci est diffusé avec une qualité optimale.

Signaux à 50, 100, 440, 1000 et 16000 Hz

Les signaux sonores sont sinusoïdaux parfaits (ils ont été généré par ordinateur) et sont calibrés à -8dB environ.

Le son à 50Hz est un ronflement (grave). Si vous possédez des caissons de basses, ce son peut devenir très désagréable car il risque d’être sur-amplifié. À noter que si un son son de 50Hz est perceptible (en dehors de ce test), c’est qu’il s’agit probablement d’un problème électrique. En effet, le ronflement caractéristique du son de 50Hz peut être provoqué par la proximité de fils électriques qui viendraient perturber la chaîne du son.

Les sons à 100Hz, 440 Hz et 1kHz ne devraient pas poser problème. Le 440 Hz est la fréquence du « LA » utilisé pour accorder les instruments de musique.

Le 10kHz est un sifflement très dérangeant totalement audible (à moins que vous ayez des problèmes d’audition).

Le dernier test à 16kHz peut s’avérer difficile. En effet, il s’agit d’une part d’une fréquence très haute et tout le monde n’est pas en capacité de l’entendre (le volume est aussi à -8dB mais il semble plus faible). Pour vérifier et entendre cette fréquence, vous devez avoir un bon équipement et un environnement silencieux. Il n’est donc pas impossible que vous ne puissiez pas mener à bien ce test.

Tests de stéréophonie

Ce test est extrêmement simple: le signal sonore (ici une gamme au piano) est jouée à 100% sur le canal gauche puis à 100% sur le canal droit. Cela permet, entre autre, de vérifier que les côtés gauches et droits n’ont pas été inversés lors des branchements. Le son est saturé à 0dB mais aucune saturation ne devrait être audible.

Les notes sont celles des gammes médianes du piano.

Pour information, le test dure 20 secondes par canal ce qui laisse un peu de temps pour effectuer les réglages mais peut paraître long si tout fonctionne correctement.

Test de fréquences avec harmoniques

Il s’agit de compléter les tests précédents. Les notes jouées aux pianos vont du LA-1 (une des notes les plus graves du piano) au LA6 (une des notes les plus aigües). On passe d’un octave au suivant (doublement de fréquence) et les notes du piano intègrent les harmoniques.

Les notes ont une balance naturelle: les notes graves sont légèrement plus à gauche et les notes aigües à droite mais l’ensemble doit paraître naturel comme si vous aviez le piano en face de vous, regardant le dos du pianiste.

Les notes ont des pics à -12 dB sauf les notes les plus aigües qui n’arrivent pas à ce niveau.

Test en réalité

Je vous conseille une écoute avec un casque de bonne qualité avant de passer à un test en salle avec des enceintes afin de bien vous imprégner des sonorités.

Voix avec réberbération

Il s’agit d’un enregistrement « voix seule » (a cappela) de Patricia Kass interprétant les premières mesures de « La vie en rose » avec un bon niveau de réverbération qui permet d’apprécier la présence de la voix. Rien que cette introduction devrait vous permettre de vous rendre compte des capacités de votre installation sonore.

La réverbération est celle d’une salle moyenne ou grande présentant beaucoup d’écho (peut-être une église). À moins d’être d’une grande insensibilité, vous devriez sentir la présence de la chanteuse juste à côté de vous. Un peu comme si vous lui teniez le micro.

Pop/Rock

Cette introduction est celle d’un titre des années soixante interprété par les Chaussette Noires: « Le twist du canotier » (en duo avec Maurice Chevalier). J’ai choisi ce morceau (qui était déjà dans ma première mire de réglage) à cause de plusieurs facteurs.

Sur la première partie, les caisses de la batterie doivent être nets et bien dégagés. Les cuivres bien audibles est les instruments facilement repérables et identifiables. Les cuivres sont majoritairement à gauche.

Si vous êtres très attentif, le bruit de fond (typique des enregistrement de ces années-là) est audible lors de la première syncope à 05:21 (le time code est affiché en haut).

La basse est très audible mais aussi très discrète et souligne bien l’ensemble musical qui produit davantage des sons de fréquences médianes hautes. La musique se fait discrète pour laisser les cœurs s’exprimer (ba hou… ha ha ha ha) sur le côté droit. Et surtout les cuivres sont réellement bien en mesure (pas de chevauchement).

Musique classique

Vient ensuite un orchestre symphonique. Le morceau est « Children’s Overture » d‘Eugène Bozza. Il s’agit de morceaux connus et il m’a semblé plus facile de juger la qualité de la reproduction via ces airs d’enfants.

Les suites orchestrales sont intéressantes pour plusieurs raisons: la dynamique, le nombre d’instruments, le positionnement (stéréo), et la qualité de reproduction.

Ici, on fera notamment attention aux notes aigües délivrées par le xylophone (ou le vibraphone) à droite. Mais également aux flûtes (à priori le piccolo) à gauche. On remarque aussi les timbales, et les roulements de tambour. Le volume sonore monte à 0 dB juste avant le démarrage de « Malbrough s’en va-t-en guerre » (à 06:50).

Le son doit être bien audible et si le lieu présente des échos, il est fort probable que l’orchestre ne soit pas correctement rendu.

Te Deum

Le Te Deum de Marc-Antoine Charpentier placé en fin de test est avant tout un clin d’œil personnel au générique de l’Eurovision. Aussi surprenant que cela puisse paraître, c’est à Genève que sont basés les bureaux de l’organisation.

Vidéos sélectionnées

En même temps que la « Children’s Overture », les images réelles sont diffusées. Celles-ci ont été choisies pour différentes raisons et compléter les tests théoriques par des tests dans le monde réel.

Le clown (05:46)

Le clown permet de tester les couleurs dans un environnement réel. Ce test est largement inspiré de la Test Card F diffusée par la BBC.

Les couleurs sont vives sans être agressives. Le vectorscope montre une bonne distribution des couleurs. Celles-ci sont proches des couleurs saturées individuelles que nous avons pu rencontrer lors des tests théoriques.

Clairière (06:00)

Il s’agit d’un enregistrement en 4K de grande qualité. La verdure doit apparaître bien définie avec des lumières très sombres (pour les arbres) à des lumières saturées, reflets de soleil sur certaines herbes en avant plan).

Il ne doit pas y avoir de nuage JPEG. Les vidéos où apparaissent les forêts permettent de tester la qualité de la compression. En particulier, une telle image passée dans un DVD aura beaucoup moins de piqué et laissera apparaître des défauts d’encodage.

Le mouvement doit être extrêmement fluide. Des voiles apparaissent de temps en temps à cause du reflet de la lumière dans l’objectif. C’est un artefact du fait que le caméraman effectue la prise de vue en contre-jour.

À noter que l’ajout des des bordures noires et blanches rend le travail d’encodage du signal vidéo extrêmement complexe.

Survol du pont en drone

Le film d’origine étant à 30 images/seconde, le déplacement doit rester fluide mais « sec ». En effet, la fluidité doit être légèrement moins bonne que pour le plan précédent.

On remarquera aussi la qualité des couleurs et la haute définition de l’arrière plan.

Tourne disque (06:22)

Il s’agit là d’une gageure. L’arrière du bras de la platine doit être quasiment « invisible » (on voit bien la bague mais le bras est plongé dans le noir en même temps que le disque).

À noter qu’il ne s’agit pas d’un noir total mais presque. En revanche la tête est bien visible. Les sillons du disque sont distinct au point qu’on pourrait les compter. Le blanc ne doit pas sembler être saturé (et pourtant il l’est).

Méfiez-vous si vous effectuez des réglages au niveau de cette séquence car elle est très « touchy » et pourrait modifier les réglages d’autres séquences.

À noter que le mouvement est extrêmement fluide.

Le papillon (06:32)

Il s’agit surtout de vérifier les couleurs dans un environnement normal (comme avec le clown). Le violet de la fleur est « pétant ». Le papillon a un très beau jaune moins prononcé que celui des pistils de la fleur. Le rouge de la fleur en arrière-plan est magnifique mais pas saturé.

La couleur verte s’étend du clair au foncé tout en restant dans des luminosités moyennes.

Les spinners (06:47)

Les couleurs sont intéressantes, en particulier le violet qui est une couleur à faible spectre et donc intéressante à voir. Mais il faut surtout souligner la netteté du bloc central du premier spinner où l’on voit toutes les irrigularités.

Le point principal reste le mouvement: la position des 3 pales des spinners est déterminée avec précision comme si on regardait avec un stroboscope. Malgré la fluidité, c’est comme si on prenait des photos du spinner à différents moments.

Le gorille (07:08)

Les poils du gorilles sont parfaitement visibles. On peut les compter individuellement. Sauf sur la partie gauche de l’image où les poils sont éclairés par le soleil et sont « cramés ».

Il y a aussi un artéfact car une feuille passe devant le visage du gorille qui fait une trace verdâtre (effet dû à la profondeur de champ). Les yeux et le fond de la bouche sont sombres (voire très sombre) mais pas totalement noirs.

Conclusion

Si votre appareil a passé tous les tests avec succès, félicitations! Car, j’ai mis beaucoup de temps à créer ce test en privilégiant le côté technique mais ne pas confronter la théorie à la réalité serait stupide. Ces tests mêlent le meilleur des deux mondes. Bons réglages à tous.