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Qu’est-ce que le contraste dynamique ?

mardi 17 novembre 2009

Il existe plusieurs techniques pour obtenir un contraste dynamique et toutes ont un impact plus ou moins négatif sur la qualité de l’image, tout au moins si on considère que le but d’un écran est de reproduire l’image source avec la plus grande fidélité.

Contraste réel et pseudocontraste

Fig. 1. Ce téléviseur présente une faiblesse dans la restitution des noirs. Le contraste dynamique remplit bien sa mission en proposant un noir plus riche, mais il n’y a pas de miracle, l’éclat des hautes lumières est perturbé.

Avant d’aborder le contraste dynamique, rappelons qu’il existe deux sortes de contrastes qui n’ont pas grand-chose en commun et qu’il est important de bien distinguer. Le premier est le taux de contraste réel (on dit aussi taux de contraste statique, ou taux de contraste typique) du téléviseur qui correspond aux capacités de l’écran d’afficher une certaine différence de luminosité entre le noir et le blanc maximum. C’est donc une qualité du matériel qu’il est en principe important de retrouver sur la fiche technique. Le second est le contraste dynamique qui ne concerne pas les qualités du matériel puisque c’est un procédé numérique qui modifie la distribution des luminosités dans l’image. Le contraste dynamique n’est qu’un pseudocontraste qui ne remplacera jamais un contraste réel. Le problème est que les constructeurs entretiennent le doute et remplace le chiffre du taux de contraste par le chiffre du contraste dynamique !

Comment le contraste dynamique simule une augmentation de contraste

Il faut savoir que cette technique nommée contraste dynamique est née d’un réel besoin pour pallier le manque de contraste des téléviseurs basés sur la technologie LCD. La faiblesse du LCD est sa difficulté à proposer des noirs profonds, car l’éclairage arrière diffuse toujours un minimum de luminosité même lorsqu’on ne demande que du noir à l’ensemble des pixels de l’écran.

Compenser cette faiblesse est tout à fait possible, mais alors le coût de fabrication s’envole et cela ne concerne plus que le haut de gamme. Les fabricants préfèrent donc conserver des prix attractifs dans l’entrée de gamme et pour cela ils contournent le problème du contraste en modifiant l’apparence de l’image par d’autres procédés.

Fig. 2. Etape 1 : diminuer la luminosité générale (backlight) lorsqu’une image le demande. Les noirs sont désormais corrects. Et étape 2 : redresser la luminosité à l’intérieur de l’image puisque l’écran ne sait pas le faire.

La production d’une image optimisée par le contraste dynamique se fait en deux temps. D’abord, le système repère les variations de luminosité dans les images qui s’affichent. Lorsqu’une image sombre apparaît, un rhéostat limite l’intensité de l’éclairage arrière. Avec ce principe les noirs (uniquement dans les images à dominante sombre) deviennent acceptables. Mais cette perte de luminosité, si elle est bénéfique pour les noirs, va entraîner avec elle, toutes les tonalités proches du noir qui vont se boucher et bien sûr les zones claires vont perdre leur éclat. Il faut donc dans une seconde étape, intervenir directement sur la composition de l’image et redistribuer les tonalités pour compenser les pertes dues à la diminution de luminosité.

Il faut bien comprendre qu’en modifiant ainsi l’image, ce n’est plus l’image d’origine qui est présentée, mais une image restructurée qui peut dans certains cas s’en éloigner assez pour "trahir" l’image originelle.

Les corrections numériques sont effectuées "à la volée". La luminosité arrière peut ainsi être divisée par 5, ce qui donnera des noirs cinq fois moins lumineux. Du coup, ce nouveau noir est comptabilisé comme un contraste 5 fois plus fort. Par exemple si l’écran à un contraste naturel de 1000:1, le contraste simulé devient 16 000:1 (1000 doublé 5 fois). C’est très payant d’un point de vue marketing. Puis la compensation de distribution apportée à l’image bien qu’elle ne soit pas du contraste est comptabilisée comme si c’était du contraste. La manipulation du contraste local multiplie par 4 les écarts virtuels de luminosité. On arrive ainsi à 250 000:1 (16000 doublé 4 fois) et on présente ce chiffre comme le contraste dynamique.

comparaison de contraste dynamique
Dans le test ci-dessus, on remarque que le contraste dynamique peut éventuellement apporter un plus si la qualité du noir est vraiment déficiente. Mais dans le cas d’un écran haut de gamme avec de bonnes caractéristiques pour le noir, le contraste dynamique n’apportera pas grand-chose. La simulation ne doit pas être prise comme un rendu absolu, car il est pondéré par les caractéristiques de l’écran que vous avez devant les yeux. Les écarts entre les images donnent une idée des résultats attendus.

Conclusion

La manipulation numérique des images n’augmente pas leur contraste. Mais la modification de ce qu’on appelle le contraste local favorise un effet d’optique semblable à une augmentation du contraste. Les images paraissent effectivement plus contrastées et la plupart des gens aiment bien ces images "punchies". Mais il faut savoir qu’on s’éloigne de l’image telle que l’a voulu son créateur. Dans l’exemple du test précédent, il s’agit d’une image très douce et très sombre à la lueur d’une bougie. Toute modification artificielle du contraste lui fait perdre son ambiance naturelle qui faisait son charme.

C’est pour cette raison que sur tous les TV, l’option contraste dynamique est désactivable (et d’ailleurs très peu utilisée par les puristes) si on préfère une image naturelle, notamment pour regarder des films où la lumière a été soignée par le réalisateur.

Si vous achetez un téléviseur haut de gamme, la qualité des noirs sera assurée (inférieure à une demi-candela par mètre carré). Dans ce cas, vous n’avez plus à vous préoccuper du niveau de contraste de l’écran et encore moins du contraste dynamique proposé.

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