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Les artéfacts vidéos – 3 et fin

 

 

Tous les amoureux d’images, que ce soit sur TV ou vidéo projecteur et quel que soit la qualité de leur système vidéo, sont confrontés à des phénomènes parasite qui viennent dégrader la qualité de leur expérience visuelle. Après l’ultra HD, je vous propose de décrire les artéfacts les plus courants en vidéo, d’en expliquer les causes et de fournir des exemples imagés, voir animés.

Je vous propose dans ce troisième article de décrire les artéfacts ou défauts liés à diffusion vidéo :

  • Overscan
  • Noir bouché, blanc brûlé ( à la diffusion )
  • Pixel mort
  • Poussières
  • Défaut de convergence des matrices
  • Grille de matrice visible ( Screendor )
  • Clouding
  • Dirty Screen Effect ( DSE )
  • Effet de postérisation ( Banding )
  • Solarisation
  • Dérive colorimétrique ( Shading )
  • Effet arc-en-ciel ( AEC ou Rainbow Effect )
  • Motion Dithering
  • Scanline artéfact ( “Peek a boo” Effect )
  • Tearing
  • Judder
  • Soap Opéra Effect ( lié à l’interpolation d’image )

 

Artéfacts ou défauts liés à diffusion vidéo :

 

Overscan

Description du phénomène :

Les premiers téléviseurs avaient une zone affichable qui variait d’un modèle à l’autre pour tenir compte des tolérances de fabrication. De ce fait, les producteurs de télévision ne pouvaient être certain où se situeraient les bords visibles de l’image. Pour faire face à cela, ils ont défini une zone appelée Overscan. Ainsi, pendant longtemps, une partie de l’image a été masquée volontairement, de l’ordre de 4-5% en général. Cela se traduit ainsi à l’image diffusée par une partie manquante tout autour du cadre vidéo.

Pour une image en full HD ( Blu-Ray ou TNT HD ), l’Overscan est indésirable car le mapping de pixel ( destination géographique sur l’écran  de chaque pixel encodé d’une image ) n’est plus égal à 1 pixel encodé = 1 pixel de la matrice.  Cela oblige le scaler interne du diffuseur à « remapper » les pixels encodés pour les faire correspondre aux pixels disponibles sur la matrice et génère des problèmes de netteté notamment pour les vidéo projecteurs. Des mires vidéo existent en nombre pour mesurer le taux d’Overscan de votre diffuseur et la majorité des diffuseurs récents permette de régler la valeur d’Overscan.

Exemple statique :

overscan

Vidéo :

Aller directement à 14mn10s sur cette vidéo en anglais :

 

Noirs bouchés, blancs brûlés ( à la diffusion )

 

Description du phénomène :

Il s’agit à la base d’un défaut de colorimétrie. Plus généralement il s’agit de l’incapacité de certains vidéo projecteurs à retranscrire la totalité de l’échelle de gris.

Tout d’abord, il existe deux types de problèmes avec le noir et le blanc :
– Il y a le véritable Clipping numérique. En termes simples, ce sont des couleurs plus blanc que blanc, ou plus noir que noir. Cela se produit généralement dès qu’on touche aux réglages de lumière et de contraste d’un appareil numérique.
– Ensuite, on appelle couramment blanc brûlé, ou noir bouché, un défaut de luminosité d’un appareil qui ressemble à du véritable Clipping, mais qui n’en est pas forcément.

Pour les blanc brûlés, il y a un manque manifeste de détails dans les scènes très lumineuse. A contrario, les noirs bouchés désignent un manque cruel de détails dans les scènes sombre. Globalement, un meilleur équilibre entre les réglage de contraste (balance des blancs) et luminosité (balance des noirs) permet d’atténuer le problème. Ensuite, chaque technologie permet d’obtenir de plus ou moins bons résultats. Il n’y a pas de règle générale à appliquer, parce que ces réglages n’ont pas le même effet d’un constructeur à l’autre. On peut noter en passant que ce qu’on appelle le gamma est un réglage de luminosité ayant la propriété de ne jamais brûler les blancs, ni boucher les noirs.

 

Pixel mort

Description du phénomène :

Un pixel mort est un pixel défaillant n’affichant plus ou étant bloqué en permanence sur une même couleur. Chaque pixel “mort” se traduit généralement par un point coloré, noir ou blanc fixe à l’écran ce qui peut dans certains cas s’avérer très désagréable.

pixel chaud = pixel qui n’est pas mort, il marche mais mal: il ne s’éteint pas complètement, en gros sa luminosité est plus forte que la moyenne.
pixel froid = c’est l’inverse, il marche mal et ne s’allume pas complètement, sa luminosité est plus faible que la moyenne.

Exemple statique :

pixel mort

pixel mort 2

 

Poussières

Description du phénomène :

Présence à l’écran de tâches colorées de formes généralement circulaires (vertes ou bleues généralement) et diffuses, de taille plutôt réduite (de 2 à 20cm en moyenne), visibles essentiellement sur les zones très sombres. La netteté de ces tâches varie selon la mise au point effectuée, et est due à la présence de poussières sur les matrices, le plus souvent LCD. Les optiques scellées de certains projecteurs est une garantie supplémentaire contre ce désagrément.

Les vidéoprojecteurs de technologie LCD sont les plus exposés à ce problème de par la complexité du système LCD qu’ils intègrent. Dans ce cas précis, la défaillance du bloc cristaux liquides qui contient les pixels se traduit par une forte luminosité venant de certains pixels. Ces derniers engendrent les points blancs fixes visibles à l’écran.

Pour les vidéoprojecteurs de technologie DLP, il faut toujours assurer que le filtre soit propre sinon lorsque le problème se présente, il se pourrait aussi que la poussière, faute d’entretien du vidéo projecteur, ait envahi la puce DLP.

Exemple statique :

Une belle tache blanches visiblement projetées par un vidéo projecteur LCD :

poussières

Une belle tâche bleue :

poussières 2

 

Défaut de convergence des matrices

Description du phénomène :

Sur vidéos projecteur exploitant les technologies Tri- LCD, SXRD, Tri-DLP, D-ILA, on peut constater parfois une dérive de l’alignement des matrices. Elle est due à la dilatation des matériaux sous l’effet de la température. Le décalage peut varier de 0, 1/2 ou 1 pixel. Un défaut de convergence peut très bien être un défaut de l’optique ( voir la section distorsion en coussinet et en barillet ).

Dans tous les cas, il y a chevauchement des couleurs. Les couleurs bavent, l’image est imprécise.

Exemple statique :

Voici la conséquence d’un mauvais alignement de matrice :

alignement

Voici ce que donne un mauvais alignement de la matrice verte sur la mire de réglage d’un vidéoprojecteur :

mire 1

 

Grille de matrice visible ( Screendor )

Description du phénomène :

Perception du quadrillage de l’image, formée par l’ensemble des pixels (points) des projecteurs matriciels.
Appelé aussi “effet moustiquaire” ce phénomène s’illustre par le fait de voir la matrice d’un vidéoprojecteur ( Tri-LCD, DLP, SXRD, D-ILA ) c’est à dire un quadrillage de l’image constitué par les pixels. Cela se voit si le spectateur est trop près de l’image. Le “screendor” est dû à la technologie employée par les projecteurs matriciels et plus particulièrement Tri-LCD, qui utilisent 3 matrices de pixels. C’est l’espacement entre chaque pixel qui peut être perçu dès que l’on s’approche de trop de l’écran. Plus la résolution de la matrice est élevée, moins l’effet sera perceptible car les pixels sont plus nombreux à taille égale, donc plus petits, donc l’espacement entre chaque pixel est réduit d’autant.

Exemple statique :

sceendoor1

screendoor2

Vidéo :

Cette vidéo compare le Screendoor visible sur un projecteur LCD et DLP ( 2mn48s ) :

 

Clouding

Description du phénomène :

Le Clouding est un défaut pouvant toucher les dalles des TV LCD. Ce défaut se traduit par une luminosité non uniforme sur certaines zones. Généralement des formes de “nuages” sont visibles dans les zones sombres des images. Le Clouding n’est pas toujours gênant. Dans certains cas, en jouant avec les réglages de rétro éclairage, de luminosité et de contraste de la TV, il peut être atténué. Les causes peuvent être diverses :
– un mauvais assemblage.
– un problème de réglage des circuits de commande.
– une différence de taille des pixels
dans une zone de la dalle.
Si le “clouding” de votre TV LCD constitue une gêne importante alors il est recommandé de se rapprocher du constructeur pour trouver une solution commerciale.

Exemple statique :

clouding

Vidéo :

Clouding particulièrement visible à l’allumage :

Autre exemple :

 

Dirty Screen Effect ( DSE )

Description du phénomène :

Cet artefact ne se produit que sur les écrans TV et plus particulièrement sur les écrans plasmas. Des stries verticales de couleur gris pâle peuvent être vu quand il y’a une prise de vue panoramique à travers un arrière-plan relativement clair ( si l’arrière-plan est à peu près uniforme en couleur ). Les stries verticales qui apparaissent sont uniformes en largeur, et semblent espacées régulièrement les unes des autres. Ce phénomène peut-être causé par une application inégale de filtre anti résidus à l’intérieur de l’écran  ( cas le plus courant, et nécessitant le remplacement du panneau ).

Exemple statique :

DSE

Vidéo :

Voici un exemple de DSE :

 

Effet de postérisation ( Banding Effect )

Description du phénomène :

La postérisation apparaît lorsque, dans une vidéo, une gradation continue est remplacée par un nombre plus réduit de couleurs. Cela donne lieu à des coupures abruptes de couleurs. La postérisation indésirable peut être due à une profondeur de couleurs insuffisante pour échantillonner une gradation visuellement continue des couleurs. Il en résulte des variations de couleur discontinues, visibles sous la forme de bandes.

On constate souvent sur des téléviseurs le phénomène de Vertical Banding, c’est-à-dire la présence de fines bandes ou lignes verticales apparentes sur certains plans pendant la projection, particulièrement sur les scènes claires et uniformes (nuages, fumées, eau).

Exemple statique :

postérisation1

postérisation2

Phénomène de Banding ( non vertical ) visible sur la partie droite de cette image :

postérisation3

Vidéo :

Explication en Anglais du Banding :

Vertical Banding mis en évidence sur un téléviseur :

 

Solarisation

Description du phénomène :

La solarisation est un défaut d’image caractérisé par l’affichage de couleurs “mal” nuancées. Les dégradés de certaines couleurs sont décomposés en différentes zones visibles au lieu d’avoir un aspect lisse. Une source de mauvaise qualité ou un problème de l’électronique d’affichage du diffuseur peut être à l’origine de ces phénomènes.

Pour lutter contre les phénomènes de solarisation, les fabricants proposent des TV équipées de dalles capables d’afficher des couleurs codées sur 10 bits et des traitements vidéo permettant de coder les couleurs avec plus de précision. Ce défaut est proche du phénomène de postérisation ( banding ).

Exemple statique :

solarisation

Image de gauche normale, à droite solarisée sous photoshop :

solarisation3 solarisation4

Vidéo :

Voici la vidéo d’un barbecue bien solarisé ! :

 

Dérive colorimétrique ( Shading )

Description du phénomène :

Le Shading se traduit par la présence de zones à dominante vertes ou rouge ou jaune dans certaines parties de la zone projetée, particulièrement les coins.  Il est facile à mettre en évidence avec des mires de couleurs primaires et blanche ou grise.

Le shading n’est pas directement lié à la technologie des LCD mais aux miroirs, lentilles et prismes. Ainsi, lors du transport, les miroirs peuvent légèrement bouger. Le Shading apparait … simplement parce que les transporteurs n’ont pas pris toutes les précautions. Pour corriger ce dernier, on ouvre le projecteur, on règle les miroirs, et le Shading disparait.

Exemple statique :

Quelques exemples de Shading visibles sur mire d’échelle de gris :

shading1

shading2

shading3

 

Effet arc-en-ciel ( AEC ou Rainbow Effect )

Description du phénomène :

Principal inconvénient de la technologie mono DLP, le phénomène se matérialise par un effet visuel désagréable pour certaines personnes sensibles (persistance rétinienne individuelle notamment). Cet effet se matérialise par des traînées de couleurs ou des flashes colorés sur des scènes à fort contraste, en noir et blanc et sur les sous-titres.

75% de personnes se disent être sensibles aux effets AEC et 65% trouvent que c’est un frein dans le processus d’achat d’un projecteur. La différence de vote entre les deux sondages est intéressante. Les 10% d’écart indiquent qu’une partie des sondés, sensible aux AEC, est tout de même prête à les supporter ou du moins ne les trouve pas suffisamment gênants pour arrêter un achat.

Exemple statique :

aec

Vidéo :

Voici un petite vidéo de 2Mo à télécharger montrant les arcs en ciels qu’une personne sensible à cet effet voit sur un vidéo projecteur de type DLP :

http://franckhc.free.fr/AEC1.mpg

 

Motion dithering

Description du phénomène :

Il s’agit là d’un problème d’image qui met un certain temps à se stabiliser au cours d’un travelling. Le motion dithering artefact est cette déformation, une dégradation de l’image au niveau des contours qui intervient lorsque la caméra bouge rapidement ou qu’un sujet se déplace rapidement latéralement. Il s’agit donc de flou ou de traînées sur les mouvements rapides, les images en mouvement (visible particulièrement sur les travellings et les gros plans en mouvement).

Ce problème est souvent lié à un adressage pas assez rapide (mémoire) de la matrice DLP.

Vidéo :

 

Scanline artéfact ( “Peek a boo” Effect )

Description du phénomène :

La majorité des matrices fonctionnent en mode entrelacé rapide (qui n’a aucun rapport avec l’entrelacement du signal vidéo). Or, il se peut que l’électronique induit un voltage inversé une ligne sur deux, ce qui se traduit par des échelles et une sorte de scintillement quand on regarde la matrice de près pendant un scrolling horizontal ou vertical. C’est très rapide (beaucoup plus que l’entrelacement vidéo), donc quasiment imperceptible, mais il est bel et bien là sur la quasi-totalité des Tri LCD.

Exemple statique :

scanline

Exemple dynamique :

Faites dérouler cette page avec votre souris tout en regardant cette image :

scanline2

 

Tearing

Description du phénomène :

L’artefact se produit lorsque le flux vidéo envoyé au diffuseur n’est pas en phase avec le rafraîchissement permis par le diffuseur de l’écran. Dans ce cas, la ligne de déchirure se déplace à une vitesse proportionnelle à la différence de rafraîchissement.

Cet artefact peut aussi se produire en cas de désynchronisation du diffuseur même si la fréquence entre la source et le diffuseur est cohérente. Dans ce cas, la ligne de déchirure est situé à un emplacement fixe.

Cet artéfact peut se produire avec toutes les technologies d’affichage ainsi que sur les cartes vidéo PC.

Exemple statique :

tearing

Vidéo :

Voici une séquence filmé mettant en scène le phénomène de tearing :

 

Judder

Description du phénomène :

Un nombre important de diffuseurs du marché ne sont pas parfaitement compatibles avec les disques Haute Définition “Blu-ray disc” car les films sont encodés uniquement en 24 im/s alors que la fréquence de ces diffuseurs est généralement 50/60Hz.

Ce mécanisme a pour conséquence insidieuse d’entraîner de grosses saccades surtout visibles lors des travellings et comparable à l’effet stroboscopique. Les objets semblent sauter d’une position à une autre plutôt qu’avoir un mouvement continu et fluide.

La vitesse d’obturation de l’objectif d’une caméra “traditionnelle” de cinéma diminue cet effet puisque l’image est souvent floue avec un temps d’exposition de l’ordre de 1/2 fois la période d’image (la période est l’inverse de la fréquence, ici, 1/24s par image, ce qui donne un temps d’exposition de 1/48 s ); A l’inverse, les caméra “numérique” ont souvent un temps d’exposition très court, qui donne une image plus nette mais un effet de judder plus prononcé.

Pour nos téléviseurs non compatibles 24hz, 24 n’étant pas un multiple de 50 ou 60, un procédé de mise à niveau doit être opéré : le 3:2 Pull down. Le 3:2 Judder est une forme particulière de judder liée au mécanisme de 3:2 pulldown.

Exemple statique :

Judder

Vidéo :

 

Soap Opera Effect ( lié à l’interpolation d’image )

Description du phénomène :

L’effet « soap opéra » est le jargon utilisé par les consommateurs pour décrire un effet visuel dû à l’activation d’un système d’interpolation d’image un peu trop performant à leur goût sur un diffuseur. Cette technologie permet d’afficher le contenu vidéo à un taux de rafraîchissement plus élevé que la source d’origine.

L’objectif de l’interpolation d’images est de donner au spectateur une vidéo plus réaliste en fluidifiant les films à 24im/s et enlever toutes saccades. Certain spectateurs pensent que l’image est trop réaliste et que cette technologie transforme notre perception d’un film à l’image de ce que l’on ressent lorsque l’on regarde une série TV ou un clip vidéo.

Exemple statique :

Principe de l’interpolation d’image :

SOE

Vidéo :

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