Test de noir en HDR10

[Pio2001]

On peut lire parfois que le niveau du noir d'un écran oled doit être calibré et qu'il peut dévier avec le temps.

Je trouve cela étrange pour une technologie dont le noir est absolu. Mais que ce soit vrai ou pas, je me suis demandé où trouver une mire permettant de tester l'image la plus sombre possible qu'on puisse afficher sur un oled.
On ne trouve pas d'information sur le niveau de noir le plus bas existant en HDR par rapport au SDR. J'ai donc fait moi-même le calcul en prenant du SDR 8 bits avec un gamma de 2.4, qui permet donc un contraste très élevé avec des noirs très profonds, et en comparant avec du HDR10 en 10 bits. Voici les deux échelles de luminance comparées :

Echelles.png (106.04 Kio) Vu 209 fois

On peut voir que le HDR permet de descendre plus bas que le SDR. Les 10 premiers niveaux de l'échelle de gris HDR couvrent les 2 premiers niveaux et demi de l'échelle SDR.

Il y a certainement des mires sur les disques test, mais pas de bol, mon écran est intégré à un ordi portable. Je ne peux pas y lire de blu-ray.
Double pas de bol : le format HDR n'existe pas pour les images fixes. Je ne peux pas non plus afficher une image en HDR. Il faut trouver une vidéo HDR.

Je me suis donc tourné vers le Labo de Jay et sa vidéo de démonstration, à télécharger ici : https://www.lelabodejay.com/category/se ... -4kuhd-hdr
Il s'agit de la séquence "SEQ 4KUHD HDR10 16MBPS".

La mire du début ne descend pas très bas. Le carreau le plus sombre est à 0.05 nits, ce qui est le 50eme niveau de gris sur l'échelle HDR. De plus il est environné d'une image ultra lumineuse.
Par contre, plus loin dans la vidéo, à 7:26 précisément, quand le cracheur de feu rattrape sa barre et l'abaisse, la scène est extrêmement sombre. Et là c'est super intéressant.
C'est cette image là :

Bon, là ça ne compte pas c'est une png qui ne respecte pas du tout l'échelle HDR, c'est juste pour montrer là où il faut arrêter la vidéo pour regarder.

J'ai réglé l'affichage de mon moniteur externe (LCD) en HDR. Il peut m'indiquer la valeur binaire de chaque pixel arrivant dans l'entrée vidéo. La vidéo est lue par VLC, qui semble ne pas effectuer de tone mapping (a priori). Voici les valeurs relevées, que j'indique sur une version artificiellement éclaircie de l'image :

Déjà c'est incroyable la quantité de détails qui se cache dans une image HDR a priori complètement noire. C'est donc un très bon test, je pense. Beaucoup de choses à voir, que seules des dalles oled ou miniled pourront révéler, dans l'obscurité totale.

J'ai ensuite réglé mon ordi portable en HDR. Il a l'air plutôt bien étalonné. Voici une photo de l'image affiché sur sa dalle :

Ca donne une vague idée. Voici une seconde photo, surexposée, qui montre à peu près ce que l'oeil peut percevoir dans le noir, ici en plus clair :

En vrai, je distingue à peine la barre verticale dans le dos du personnage. Je peux deviner ses cheveux si je masque la flamme qui m'éblouit. Je vois par contre que le fond de l'image n'est pas noir. La dalle n'est pas complètement éteinte,ça se voit très facilement.
Pourtant si j'affiche une image jpeg noire en plein écran, la dalle est bien noire, complètement éteinte.

Cela correspond à ce que j'ai mesuré plus haut : le fond est à peu près à 0.005 nits, soit 13 ou 14 sur une échelle de 0 à 1024.

Ce test permet de voir jusqu'où nos écrans peuvent descendre. Il est à noter que le standard PQ utilisé en HDR10 est fait pour reproduire fidèlement les images même les plus sombres, là où le standard SDR faisait des compromis arbitraires, avec une courbe différente à la captation et à la restitution, conduisant à des noirs plus ou moins bouchés et une dynamique compressée par rapport à la réalité.
Le standard HDR10 (et ses dérivés HDR10+ et Dolby Vision) permet de reproduire les écarts de luminance réellement captés, dès le début de la courbe des gris, la valeur la plus basse en 10 bits full scale étant de 0.00004 nits.

Juste pour rigoler, la même image affichée en HDR sur un moniteur LCD :

[Sensunda]

Bonsoir Pio,

Pour tes tableaux de départ, il faut faire attention, car tu a pris du SDR en plage limitée et du HDR en plage complète ou étendu. Normalement en HDR limité, les valeurs vont de 64 à 940 .

[Pio2001]

Effectivement, je ne savais pas que le HDR utilisait encore la plage limitée.
On se demande bien pourquoi d'ailleurs, la notion de plage limitée avait un sens en analogique. Je ne sais pas si c'était le PAL / Secam capté par nos antennes râteau ou le signal analogique envoyé au tube cathodique qui avait un bruit de fond, et la plage limitée qui fixait le noir à 7.5 IRE si je me souviens bien permettait d'éviter que le noir ne soit dans le bruit de fond.
Mais à présent, on est en numérique. En nu-mé-rique !! A quoi est-ce que ça sert d'avoir une plage limitée en numérique ?? Cette notion aurait dû disparaître au passage du Laserdisc (analogique) au DVD (numérique).

Mais mon erreur est bien tombée puisque les valeurs HDR envoyées par le PC au moniteur en Display Port se sont avérées être en plage complète, avec des valeurs sombres descendant jusqu'à 7 (sur une échelle de 0 à 1023).

Pour les mires en très basse lumière, j'ai trouvé ceci : https://www.avsforum.com/threads/hdr10- ... t.2943380/
Je n'avais jamais vu une image aussi sombre ! Le fichier 01. C64-C111(0-0.07nit)_Gray.mp4 montre une échelle de gris allant de 0 à 0.07 nits. Cliquer sur le lien "Google drive full version", puis aller dans 03. Grayscale / 02. Steps / 02. Near black steps 0-146 nits.

J'ai dû rester deux minutes dans le noir pour que mes yeux s'habituent à l'obscurité et voient le début de la mire.
Cela donne une idée de ce que sait faire un oled, et de ce qu'on peut encoder en HDR10.

J'ai pu voir que toutes les nuances n'étaient pas retranscrites sur mon laptop. Les 5 valeurs de 64 à 68 sont toutes noires, et les quatre suivantes de 69 à 72 sont toutes du même gris. Dans la discussion sur le forum AVS, qui date d'il y a quelques années, les participants observaient la même chose : l'oled ne retranscrit pas toutes les premières valeurs de l'échelle de luminance PQ utilisée en HDR10.

Je viens d'analyser le signal envoyé en Display Port en lisant la vidéo de mire avec VLC, en HDR10, sans aucun profil de couleur et c'est le bazar. Voici les valeurs reçues en 10 bits :
Barre 64 : 0 0 0
Barre 65 : 0 0 0
Barre 66 : 0 4 0
Barre 67 : 4 4 4
Barre 68 : 4 4 4
Barre 69 : 4 6 4
Barre 70 : 4 6 4
Barre 71 : 6 8 6
Barre 72 : 8 10 6
Barre 73 : 10 11 8
Barre 74 : 10 11 10
Barre 75 : 11 12 11
Barre 76 : 12 13 12

Donc lire ce fichier dans Windows ne permet pas d'avoir une bonne précision dans les tout premiers niveaux de gris. Ce ne serait donc pas la faute aux téléviseurs ou moniteurs, mais soit au fichier vidéo, qui aurait perdu ces barres à l'encodage, soit à la lecture du fichier, soit à la conversion de l'échelle 64-940 vers 0-1023, soit à la gestion des couleurs Windows qui passe par un espace de couleurs intermédiaire 16 bits qui monte jusqu'à 1 million de nits.