Déplacement des formats d'image - Moving image formats

Cet article traite de la capture, de la transmission et de la présentation d'images en mouvement du point de vue technique et créatif d'aujourd'hui; se concentrer sur les aspects des fréquences d'images.

Paramètres essentiels

Les paramètres essentiels de toute séquence d'images animées en tant que présentation visuelle sont: la présence ou l'absence de couleur , le rapport hauteur / largeur , la résolution et le taux de changement d'image.

Taux de changement d'image

Il existe plusieurs taux de changement d'image standard (ou fréquences d'images) utilisés aujourd'hui: 24  Hz , 25 Hz, 30 Hz, 50 Hz et 60 Hz. Les détails techniques liés à l'ajout de couleur rétrocompatible au signal NTSC ont fait apparaître d'autres variantes: 24000/1001 Hz, 30000/1001 Hz et 60000/1001 Hz.

Le taux de changement d'image affecte fondamentalement la façon dont "fluide" le mouvement capturé apparaîtra à l'écran. Le matériel d'image en mouvement, basé sur cela, est parfois divisé en deux groupes: le matériel basé sur un film, où l'image de la scène est capturée par la caméra 24 fois par seconde (24 Hz), et le matériel basé sur la vidéo , où l'image est capturée environ 50 ou 60 fois par seconde.

Le matériau d'environ 50 et 60 Hz capte très bien le mouvement et semble très fluide à l'écran. En principe, le matériau 24 Hz transmet le mouvement de manière satisfaisante; mais, comme il est généralement affiché au moins deux fois le taux de capture au cinéma et sur CRT TV (pour éviter le scintillement), il n'est pas considéré comme capable de transmettre un mouvement "fluide". Néanmoins, il est toujours utilisé pour filmer des films, en raison de l'impression artistique unique résultant exactement de la vitesse de changement d'image lente.

Le matériau 25 Hz, à toutes fins pratiques, a la même apparence et la même sensation que le matériau 24 Hz. Le matériau 30 Hz est au milieu, entre le matériau 24 et 50 Hz, en termes de "fluidité" du mouvement qu'il capte; mais, dans les systèmes de télévision, il est traité de la même manière que le matériel 24 Hz (c'est-à-dire affiché au moins deux fois le taux de capture).

Capturer

Le processus de capture fixe la fréquence d'images "naturelle" de la séquence d'images. Une séquence d'images animées peut être capturée à une vitesse différente de la vitesse de présentation, mais cela n'est généralement fait que pour des effets artistiques ou pour étudier des processus rapides ou lents. Afin de reproduire fidèlement les mouvements familiers de personnes, d'animaux ou de processus naturels, et de reproduire fidèlement le son qui l'accompagne, le taux de capture doit être égal ou au moins très proche du taux de présentation.

Tous les systèmes modernes de capture d'images en mouvement utilisent un obturateur mécanique ou électronique . L'obturateur permet à l'image d'une seule image d'être intégrée sur une période de temps plus courte que la période de changement d'image. Une autre fonction importante de l'obturateur dans les systèmes à base de trame est de s'assurer que la partie de l'image balayée en premier (par exemple la partie la plus élevée) contient l'image de la scène intégrée exactement sur la même période de temps que la partie de l'image balayée en dernier.

Les premières caméras de télévision, comme le tube de la caméra vidéo , n'avaient pas d'obturateur. Ne pas utiliser d'obturateur dans les systèmes matriciels peut modifier la forme des objets en mouvement à l'écran. D'autre part, la vidéo d'une telle caméra semble choquante "en direct" lorsqu'elle est affichée sur un écran CRT dans son format natif.

Transmission

Les systèmes de diffusion analogique - PAL / SECAM et NTSC - étaient historiquement limités dans l'ensemble des formats d'images animées qu'ils pouvaient transmettre et présenter. PAL / SECAM peut transmettre du matériel 25 Hz et 50 Hz, et NTSC ne peut transmettre que du matériel 30 Hz et 60 Hz (remplacé plus tard par 30 / 1.001 et 60 / 1.001 Hz). Les deux systèmes étaient également limités à un rapport hauteur / largeur de 4: 3 et une résolution fixe (limitée par la bande passante disponible). Alors que les rapports hauteur / largeur plus larges étaient relativement simples à adapter à l'image 4: 3 (par exemple par letterboxing), la conversion de la fréquence d'images n'est pas simple et, dans de nombreux cas, dégrade la «fluidité» du mouvement ou la qualité des images individuelles (en particulier lorsque soit la source ou la cible de la conversion de fréquence d'images est entrelacée ou le mélange inter-images est impliqué dans la conversion de fréquence).

Systèmes de télévision 50 Hz

Le matériel destiné aux marchés télévisuels locaux est généralement capturé à 25 Hz ou 50 Hz. De nombreux radiodiffuseurs disposent d'archives cinématographiques de contenu à 24 images / s (vitesse du film) liées à la collecte d'informations ou à la production télévisuelle.

Les émissions en direct (actualités, sports, événements importants) sont généralement captées à 50 Hz. L'utilisation de 25 Hz (désentrelacement essentiellement) pour les diffusions en direct donne l'impression qu'elles sont extraites d'une archive, de sorte que la pratique est généralement évitée à moins qu'il n'y ait un processeur de mouvement dans la chaîne de transmission.

Habituellement, le matériel de film à 24 Hz est généralement accéléré de 4%, lorsqu'il est d'origine long-métrage. Le son est également légèrement élevé en hauteur en raison de l'accélération de 4%, mais des circuits de correction de hauteur sont généralement utilisés.

  • Une technologie plus ancienne permet une option alternative où chaque 12e image de film est conservée pendant trois champs vidéo au lieu de deux, ce qui résout le problème.
  • Une technologie de lecture de film plus moderne permet d'interpoler toutes les 25 images, avec des résultats moins répréhensibles et pas besoin de modifier la hauteur.
  • Chacune de ces techniques de transmission de contenu orienté film a ses propres inconvénients. Cependant, les processeurs modernes de compensation de mouvement sont considérés comme produisant la sortie la moins répréhensible.

Avec environ 30 ou 60 Hz, le matériel importé à partir de systèmes 60 Hz est généralement adapté pour une présentation à 50 Hz en ajoutant des trames en double ou en supprimant des trames excessives, impliquant parfois également le mélange d'images consécutives. De nos jours, l'analyse de mouvement numérique, bien que complexe et coûteuse, peut produire une conversion d'apparence supérieure (mais pas absolument parfaite).

Systèmes de télévision 60 Hz

En raison des budgets de production télévisuels plus élevés aux États-Unis et d'une préférence pour le look du film, de nombreuses émissions de télévision préenregistrées ont en fait été capturées sur film à 24 Hz.

Le matériel source filmé à 24 Hz est converti à environ 60 Hz en utilisant la technique appelée pulldown 3: 2 , qui comprend l'insertion d'un nombre variable d'images en double, avec un ralentissement supplémentaire d'un facteur de 1,001, si nécessaire. Parfois, le mélange inter-images est utilisé pour lisser le tremblement.

Les programmes en direct sont capturés à environ 60 Hz. Au cours des 15 dernières années, 30 Hz est également devenu un taux de capture réalisable lorsqu'un aspect plus «semblable à un film» est souhaité, mais que des caméras vidéo ordinaires sont utilisées. La capture vidéo à la cadence de film de 24 Hz est un développement encore plus récent et accompagne principalement la production HDTV. Contrairement à la capture 30 Hz, le 24 Hz ne peut pas être simulé en post-production. La caméra doit être capable de capturer en mode natif à 24 Hz pendant l'enregistrement. Parce que le matériau ~ 30 Hz est plus "fluide" que le matériau 24 Hz, le choix entre une fréquence ~ 30 et ~ 60 n'est pas aussi évident que celui entre 25 Hz et 50 Hz. Lors de l'impression d'une vidéo à 60 Hz sur un film, il a toujours été nécessaire de la convertir en 24 Hz en utilisant la conversion inverse 3: 2. L'aspect du produit fini peut ressembler à celui d'un film, mais il n'est pas aussi lisse (en particulier si le résultat est renvoyé à la vidéo) et un désentrelacement mal fait fait que l'image tremble sensiblement dans le sens vertical et perd les détails.

Les références à «60 Hz» et «30 Hz» dans ce contexte sont des abréviations et se réfèrent toujours à la fréquence 59,94 Hz ou 60 x 1000/1001. Seules la vidéo en noir et blanc et certains prototypes HDTV ont fonctionné à 60 000 Hz. La norme américaine HDTV prend en charge à la fois les vrais 60 Hz et 59,94 Hz; ce dernier est presque toujours utilisé pour une meilleure compatibilité avec NTSC.

Le matériel 25 ou 50 Hz, importé de systèmes 50 Hz, peut être adapté à 60 Hz de la même manière, en supprimant ou en ajoutant des trames et en mélangeant des trames consécutives. La meilleure qualité pour un matériau 50 Hz est fournie par l'analyse de mouvement numérique.

Systèmes numériques modernes

La vidéo numérique est exempte de nombreuses limitations des formats de transmission analogiques et des mécanismes de présentation (par exemple, l' affichage CRT ) car elle dissocie le comportement du processus de capture du processus de présentation. En conséquence, la vidéo numérique offre les moyens de capturer, de transmettre et de présenter des images en mouvement dans leur format d'origine, comme le souhaitent les réalisateurs (voir l'article sur les puristes), quelles que soient les variations des normes vidéo.

Les cartes d'acquisition qui utilisent MPEG ou d'autres formats de compression sont capables d'encoder des séquences d'images animées dans leurs rapports d'aspect , résolution et taux de capture d'image d'origine (24 / 1.001, 24, 25, 30 / 1.001, 30, 50, 60 / 1.001, 60 Hz ). MPEG - et d'autres formats vidéo compressés qui utilisent l'analyse de mouvement - contribuent à atténuer les incompatibilités entre les différents formats vidéo utilisés dans le monde.

À l'extrémité de réception, un affichage numérique est libre de présenter indépendamment la séquence d'images à un multiple de sa vitesse de capture, réduisant ainsi le scintillement visible. La plupart des affichages modernes sont «multisynchronisation», ce qui signifie qu'ils peuvent rafraîchir l'affichage de l'image à la fréquence la plus appropriée pour la séquence d'images présentée. Par exemple, un affichage multisync peut prendre en charge une plage de fréquences de rafraîchissement verticales de 50 à 72 Hz, ou de 96 à 120 Hz, de sorte qu'il puisse afficher tous les taux de capture standard au moyen d'une conversion de taux entier.

Présentation

Il existe aujourd'hui deux types d'écrans sur le marché: ceux qui "flashent" une image pendant une courte partie de la période de rafraîchissement (CRT, projecteur de cinéma), et ceux qui affichent une image essentiellement statique entre les moments de rafraîchissement (LCD, DLP).

Les affichages «clignotants» doivent être alimentés à au moins 48 Hz, même si aujourd'hui, une fréquence nettement inférieure à 85 Hz n'est pas considérée comme ergonomique.

Pour ces affichages, le matériel 24–30 Hz est généralement affiché à 2x, 3x ou 4x la vitesse de capture. Le matériau 50 et ~ 60 Hz est généralement affiché à sa fréquence native, où il délivre un mouvement très précis sans aucun maculage. Il peut également être affiché à deux fois la vitesse de capture, bien que les objets en mouvement semblent tachés ou traînés, à moins que les images intermédiaires ne soient calculées à l'aide de l'analyse de mouvement et ne soient simplement dupliquées.

L'affichage "continu" peut être piloté à n'importe quel multiple entier du taux de capture - cela n'a pas d'importance pour le spectateur, ni ne peut être visuellement discriminée. Cependant, en général, les affichages "continus" montrent un maculage notable sur les objets se déplaçant rapidement dans un matériel vidéo à 50 et ~ 60 Hz (même si leur temps de réponse est instantané). Cependant, il existe deux techniques émergentes pour lutter contre le maculage du matériau à base vidéo dans l'affichage LCD: il peut être efficacement converti en affichage "clignotant" en modulant de manière appropriée son rétro-éclairage; et / ou il peut être entraîné au double de la vitesse de capture tout en calculant des images intermédiaires en utilisant l'analyse de mouvement (voir télévision LCD ).

Evidemment, lorsque la vitesse de présentation n'est pas un multiple entier de la vitesse de capture, la "fluidité" du mouvement sur l'écran en souffrira à un degré variable (terriblement pour la vidéo, désagréablement pour les films). C'est généralement le cas avec les lecteurs de DVD sur ordinateur et les téléviseurs PC PAL, où l'utilisateur ne modifie pas le taux de rafraîchissement soit par ignorance, soit en raison de contraintes techniques; qui sont parfois, en fait, artificielles, faites par des fabricants comptant sur l'ignorance de cet utilisateur. Par exemple, certains panneaux LCD d'ordinateurs portables ne peuvent pas être (facilement) commutés sur autre chose qu'un taux de rafraîchissement de 60 Hz, et certains écrans LCD avec entrée DVI refusent d'accepter le signal d'entrée numérique si son taux de rafraîchissement vertical ne correspond pas entre 58 et 62 Hz.

La plupart des lecteurs de DVD logiciels ne facilitent pas la commutation des modes d'affichage, et même s'ils sont commutés manuellement, ils synchronisent à peine la mise à jour des images avec les périodes de retour vertical de l'écran. (Il n'y a qu'une synchronisation douce utilisant le double tampon matériel, ce qui n'est pas suffisant pour faire correspondre les joueurs matériels dans la stabilité de la lecture.)

50 contre 60 Hz

Le matériel à 60 Hz capture le mouvement un peu plus "en douceur" que le matériel à 50 Hz. L'inconvénient est qu'il faut environ 1/5 de bande passante supplémentaire pour transmettre, si tous les autres paramètres de l'image (résolution, rapport hauteur / largeur) sont égaux. "Approximativement", car les techniques de compression inter- images , telles que MPEG , sont un peu plus efficaces avec des fréquences d'images plus élevées, car les images consécutives deviennent également un peu plus similaires.

Il existe cependant des obstacles techniques et politiques à l'adoption d'un seul format vidéo mondial. Le problème technique le plus important est que très souvent l'éclairage de la scène est réalisé avec des lampes qui scintillent à une vitesse liée à la fréquence du réseau local . Par exemple, l'éclairage au mercure utilisé dans les stades (deux fois la fréquence du secteur). La capture vidéo dans de telles conditions doit être effectuée à un taux correspondant, sinon les couleurs scintilleront mal à l'écran. Même une lampe à incandescence CA peut être un problème pour un appareil photo s'il est sous-alimenté ou près de la fin de sa vie utile.

La nécessité de sélectionner un seul format vidéo universel (pour le bien de l’échange mondial de matériel) devrait de toute façon devenir sans importance à l’ère du numérique. Le directeur de la production vidéo serait alors libre de choisir le format le plus approprié pour le travail, et une caméra vidéo deviendrait un instrument mondial (actuellement le marché est très fragmenté).

Voir également

Les références

Liens externes

  • «Conversion du taux temporel» - Un guide très détaillé sur les interférences visuelles de la télévision, de la vidéo et du PC (Web Archive / Wayback Machine), version du 20 mai 2017.