Le pixel shifting: la fausse 4K

Luca Fontana

23/7/2019

Traduction: Stéphanie Casada

Photos: Dominik Bärlocher

Lorsque les projecteurs projettent des images en Ultra HD, ça relève déjà presque du miracle technologique. Vous trouvez ça abusé? Peut-être. Mais difficile de trouver de la vraie UHD parmi les modèles abordables. Pour que vous puissiez tout de même profiter de l'ultra-haute résolution, il existe ce qu'on appelle le «décalage».

Les projecteurs avec une véritable résolution Ultra HD, donc quatre fois plus élevée que la Full HD, sont rares. Et ceux qu’on croit équipés de la UHD, n’en sont souvent pas dotés non plus. Du moins, pas de la vraie, et c'est tout à fait compréhensible d'un point de vue technologique. Vous vous demandez pourquoi?

J'ai récemment démonté deux projecteurs pour voir comment ils fonctionnaient (cf. article ci-dessous; en allemand). Notre photographe Thomas Kunz a pris des photos. C'est à ce moment-là que j'ai réalisé que même si l'image projetée est très grande, là où elle est créée, c'est le micromanagement pur qui prévaut. La véritable UHD, soit une résolution de 3840 × 2160 pixels, relève tout simplement de l’impossible.

En bref: dans un projecteur, la dalle ou la puce sur laquelle l'image Full HD avec ses plus de deux millions de pixels est créée a à peu près la taille d'une pièce de vingt centimes. Sur cette surface, les fabricants doivent produire une image UHD avec huit millions de pixels.

Ça signifie:

• quatre fois plus de pixels que pour la Full HD – donc huit millions de pixels
• sur la même surface d’environ 1 × 1 cm

Dans cet article, je veux vous expliquer comment les fabricants réussissent cet exploit presque surhumain.

Full HD: voici comment l’image est créée

Comparée à une télévision, la surface de production d'image est minuscule. Sur un téléviseur de 65 pouces, par exemple, 145 × 83 centimètres sont disponibles pour les deux (Full HD) ou huit (Ultra HD) millions de pixels.

Dessiné, le principe de proportionnalité ressemble à peu près à ça:

Sur la puce, les pixels des projecteurs sont répartis en damier. On parle souvent de «grille de pixels». Les pixels produisent l'image que vous voyez ensuite sur l’écran de projection. Pour la Full HD, c’est comme ça que ça fonctionne:

1. l’image se forme sur la grille de pixels
2. pour que l’image puisse être projetée, de la lumière passe à travers la grille de pixels
3. de la grille de pixels, elle passe à travers la lentille de projection
4. et de la lentille, elle va à l’écran de projection

Pour vous montrer le concept du graphique ci-dessus avec des images réelles, j'ai mis sur pause une scène du film «Passagers». Pour l’image en Full HD, j'ai mis le Blu-ray sur pause, pour les autres prises en UHD, le Blu-ray UHD.

Et voici à quoi ressemble l'image du haut fortement zoomé:

Double résolution avec technologie e-Shift

Cartes sur table. Aujourd'hui, il n'est pas possible pour les projecteurs de disposer d'une véritable Ultra HD – donc native – avec une résolution correspondante de 3840 × 2160 pixels. Du moins, pas si l'appareil doit être à peu près abordable. Les solutions de contournement développées par les fabricants sont quant à elles à la portée de tous. L'une d'entre elles est la technologie e-Shift de JVC. Certes, elle ne quadruple pas la résolution, mais elle la double. C’est déjà pas mal.

L’e-Shift fonctionne ainsi:

1. un verre spécial est placé entre la grille de pixels et la lentille
2. il décale chaque pixel d'un demi-pouce en diagonale; une deuxième grille de pixels est ainsi créée
3. le verre vibre 120 fois par seconde (120 Hz), de sorte que les deux grilles fusionnent pour n’en former qu’une seule

Avec 120 vibrations par seconde, votre œil est incapable de faire la différence entre les deux grilles de pixels. Vous ne voyez qu’une zone commune avec le double de la résolution.

Voici l’image arrêtée:

Et ici, l'image de dessus fortement zoomé, ralentie et filmée:

Il y a une différence entre «DLP» et «LCD». Les pixels individuels des projecteurs DLP ont moins d’espace sur la puce que ceux des projecteurs LCD. Cela signifie que, sur la puce, les deux grilles de pixels se chevauchent légèrement. Un véritable doublement natif de la résolution ne peut donc être obtenu qu'avec des projecteurs LCD.

Ultra HD grâce à la technologie e-Shift DLP?

Texas Instruments a développé sa propre technologie e-Shift DLP. Comme chez JVC, un verre vibrant est utilisé, ce qui augmente le nombre de grilles de pixels visibles.

Shift avec puce 2K

Ici, tout se passe au niveau de la puce. Cette dernière produit l'image avec une double résolution Full HD avant de la projeter sur l'écran. Par rapport à la technologie de JVC, il s'agit d'une avancée technique au niveau de la puce elle-même. Grâce au verre e-Shift vibrant, la résolution est – comme chez JVC – doublée.

Voici un arrêt sur image d’un Blu-ray UHD:

Et c’est à ça que ressemble l’image si on zoome fortement:

Il y a deux grilles de pixels. Les deux ont deux fois plus de pixels que la grille de pixels Full HD de JVC. Parce que votre œil ne peut pas distinguer les deux grilles l’une de l’autre, elles fusionnent en une grille Ultra HD.

Quadruple Shift avec puce Full HD

L'autre façon de générer quatre fois la masse de pixels à partir de la Full HD est tout simplement de décaler l'image quatre fois.

1. la grille de pixels se décale d'abord vers la droite
2. puis en diagonale vers le bas
3. encore une fois vers la droite
4. et pour finir de nouveau en diagonale vers le haut jusqu'à sa position d'origine

Voici à quoi ressemble l'image arrêtée d’un Blu-ray UHD:

Et voici l’image fortement zoomé:

On obtient quatre grilles de pixels – soit quatre fois plus de pixels qu'auparavant – qui, pour vous, ressemblent à une seule grille de pixels UHD.

Étiquette Ultra HD malgré la fausse résolution Ultra HD?

Les technologies Shift ne proposent pas la véritable Ultra HD – ou l’Ultra HD native, comme on l'appelle dans le jargon spécialisé. J'en ai déjà parlé précédemment.

Je vous entends dire: «Non, non, Luca, tu te trompes. La feuille de données indique clairement 4K.»

Historiquement parlant, «4K» est un terme de l'industrie cinématographique. Dans la vie de tous les jours, il est également utilisé pour le home cinéma, parce qu'il est parfaitement approprié pour le marketing. Le terme lui-même n'est toutefois pas protégé par des critères et des exigences minimales, car il ne décrit que le nombre de pixels sur l'axe horizontal : 4096 × 2160 pixels au lieu de la résolution UHD de 3840 × 2160. Les fabricants pourraient donc facilement étiqueter leurs produits avec des étiquettes 4K sans craindre de graves conséquences juridiques.

L’Ultra HD, par contre, n'est protégée que dans la mesure où un minimum de huit millions de pixels est requis. Si l’on ne regarde que les chiffres, comme nous l’avons vu plus haut, les projecteurs dotés de la technique de décalage sont capables d’atteindre les huit millions. La différence par rapport à la véritable Ultra HD est que les pixels de la grille de pixels ne sont pas alignés; ils sont disposés en zigzag, généralement avec de légères superpositions.

L'image décalée ne contient pas quatre fois plus d'informations qu'une image Full HD – les informations sont seulement copiées, décalées et placées les unes à côté des autres.

Néanmoins, d'un point de vue technologique, les technologies Shift sont impressionnantes. Les téléviseurs ont une surface d'environ 71 pièces de vingt centimes pour créer une image UHD, alors que les projecteurs ne doivent se contenter que d’une seule. Un vrai challenge.

Luca Fontana

Senior Editor

Luca.Fontana@digitecgalaxus.ch

Vivre des aventures et faire du sport dans la nature et me pousser jusqu’à ce que les battements du cœur deviennent mon rythme – voilà ma zone de confort. Je profite aussi des moments de calme avec un bon livre sur des intrigues dangereuses et des assassins de roi. Parfois, je m’exalte de musiques de film durant plusieurs minutes. Cela est certainement dû à ma passion pour le cinéma. Ce que j’ai toujours voulu dire: «Je s’appelle Groot.» plus

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