Mesures de contraste VS réalité

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Soulnight
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Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Soulnight » 16 Nov 2014, 19:04

Ce sujet pourrait s'intituler : comment évaluer les performances en terme de contraste d'un projecteur (ou tout autre type de dispositif visuel) à l'aide de mesures reflétant l'impression ressentie lors du visionnage du film de tous les jours... :roll:

On trouve plein de types de mesures de contraste différents sur internet ou dans les magazines home-cinéma. Toutes ces mesures sont effectuées dans des environnements différents, avec des appareils différents et avec des méthodes différentes.

Entre les contrastes constructeurs atteignant parfois le million et le contraste que monsieur tout le monde obtient dans son salon avec de beaux murs blancs, il y a un monde... :lol:

Mais qu'est-ce que le contraste?

Le contraste est le rapport: blanc/ noir(en terme de luminosité).

Il en existe de deux types: intra-image ET séquentiel (2 images différentes mesurée l'une après l'autre).


Le contraste ON-OFF:

Souvent ce que donne le constructeur et de nombreux testeurs est un contraste ON-OFF de type séquentiel. Ils font afficher une mire blanche (100IRE), mesure la luminosité (en fL) puis affiche une mire noire (0IRE), mesure la luminosité, et ils font le rapport entre les 2.

Image

Cette méthode donne effectivement un nombre qu'on peut appeler "contraste" car on divise une valeur de luminosité du blanc par du noir et on respecte donc la définition du contraste. Pour autant, la valeur donnée ne donne aucune information à propos des performances du projecteur dans un vrai film (à part les transitions entre 2 scènes où l'image passe au noir total... :lol: ). Avant l'arrivée des iris et lampe/led à luminosité variable, cette méthode pouvait conserver un sens, aussi minime soit-il. De nos jours, cette méthode est désuète et ne représente en rien la réalité de ce que Monsieur tout le monde pourra observer chez lui.

Le contraste ON-OFF est utilisé par les constructeurs pour appâter le chaland avec des chiffres de contrastes astronomiques (souvent la mesure de la mire noire à 0 IRE se fera IRIS fermé, voire même LED ou LASER éteint) et il est effectivement facile d'obtenir de grands nombres en divisant par quelque chose proche de zéro.

Le contraste ON-OFF est utilisé par de nombreux testeurs pour 2 raisons : l'habitude ET la simplicité de mise en œuvre car les mires blanches et noires étant séquentielles, il n'y pas besoin de pointer de manière précise dans une direction.
Souvent pourtant, le contraste ON-OFF donné par le testeur Lambda sera assez inexact du fait de l'imprécision des luxmètres basiques (entendre sous les 2000 euros) pour mesurer une luminosité extrêmement faible : le noir ! Or, une erreur sur la mesure du noir par exemple d'un facteur 2 entre 0.0001fL et 0.0002fL mesurée, aura pour influence de modifier le contraste aussi d'un facteur 2. Cette remarque reste vraie pour tous les types de contrastes mesurés.
Le testeur lambda utilise aussi ce type de contraste car c'est la mesure de contraste où l’environnement (tant qu'il n'y pas de sources de lumière parasites) et les réflexions lumineuses influencent le moins le résultat. La mire noire ne se pollue pas elle-même par des réflexions lumineuses (ce ne sera pas le cas avec des mires intra-images type ANSI (damier noir-blanc).

Le contraste ANSI:

Nous avons donc vu que le contraste ON-OFF ne représente pas la réalité vue dans les films. Dans les films, ce qui nous intéresse, c'est le contraste à l'intérieur d’une scène. Le contraste de type INTRA-IMAGE.

Le contraste ANSI est le contraste INTRA-IMAGE le plus connu. Il est mesuré sur une mire de type échiquier avec des cases noires et des cases blanches en alternance. La luminosité moyenne (APL: Average Picture Level) est de 50%.

Une mire ANSI typique ressemble à ça:

Image

La mire ANSI est un pas dans la bonne direction car on fait la mesure de contraste à l’intérieur d'une même image, qui comporte du blanc et du noir. Elle permet d'évaluer la qualité du chemin lumineux à l'intérieur du projecteur et les réflexions parasites à l'intérieur même du projecteur.

Il y a beaucoup moins de mesures de ce type de contraste car il faut du matériel de qualité (sonde capable de mesurer des valeurs très faibles de luminances) et l'environnement dans lequel se trouve le projo a une influence ÉNORME (dans le cas d'une mesure vers l'écran). Tout comme à l’intérieur du projo, où la luminosité des cases blanches "contaminent" les cases noires, dans la pièce de mesures, les réflexions lumineuses issues des cases blanches se reflétant dans la pièce et revenant vers l'écran faussent totalement la mesure du noir qui se retrouve éclairé par les réflexions lumineuses.

Dépendant de la qualité de la sonde et de la pièce, le contraste ANSI mesuré sera très différent. Dans l'idéal on mesurera la valeur du noir pour chaque case noire puis on en fera la moyenne. De même pour les cases blanches et sera donc le rapport des mesures moyennées cases blanches/cases noires.

La mire ANSI bien que intra-image et permettant de mettre en présence les réflexions internes du projo n’est cependant pas parfaite pour 2 raisons:
- la luminosité globale de la mire est de 50% (APL 50), or la moyenne constatée dans les films est de 30%. Il y a donc trop de blanc venant nuire au noir dans l'image et ce n'est pas réaliste.
- comme dans la vie de tous les jours, la vie n'est pas manichéenne et les images dans les films ne sont pas que des compositions de blancs et de noirs. Il y a aussi surtout du gris, ni complètement noir, ni complètement blanc. Et quand il y a du blanc et du noir, le plus souvent dans l'image, ils ne sont pas en contact direct, mais il y a une transition entre les 2 : du gris et autres.

Du coup cette mire ANSI donne des résultats de contrastes élevés aux projecteurs de technologie DLP, jusqu'á 800:1, là où le reste de la concurrence plafonne souvent vers 400, car les réflexions internes sont mieux traitées dans la technologie DLP que dans les autres (SRXD, DILA , LCD etc...). Or cette mire ANSI représente un cas extrême où des cases noires côtoient directement des cases blanches, et de surcroît avec un APL de 50% sur l'ensemble de l'image ce qui exagère très fortement les réflexions lumineuses internes du projo en situation réelle : APL de 30% et du blanc, du noir et du gris entre les 2!

Le contraste intra-image EBU:

Pour s'approcher du contraste intra-image le plus représentatif, la mire intra-image EBU a été développée.
Un carré blanc au milieu de l'image, 4 carrés noirs autour du blanc et entre les deux du gris. Et avec un APL (luminosité moyenne de l'image) de 30%, soit la moyenne constatée sur les films.

Image

Pour faire une mesure du contraste EBU sur cette mire, on mesure la luminance des 4 cases noires, on en fait la moyenne, puis la case blanche du milieu. Et enfin on fait le rapport blanc/noir.

Comme pour le contraste ANSI l'environnement joue un rôle majeur et l’utilisation d’une chambre noire est on ne peut plus conseillée pour ne pas fausser/détruire le contraste mesuré à l'écran. De même une sonde capable de mesurer les noirs même très profonds avec précision doit être disponible.

Le contraste intra-image 1% de blanc:

Enfin, pour mesurer le contraste réel disponible lors d'une scène très sombre avec des petites taches blanches, type espace+ étoiles, il y a le contraste intra-image 1% de blanc qui comme son nom l'indique est le contraste mesuré sur une mire noire avec une surface de 1% de la surface totale à 100IRE au milieu de l'image.
Cette mire et son contraste intra-image remplace très avantageusement le contraste ON-off "mesuré" encore par de nombreuses personnes. On se place ici dans une situation réelle, avec une scène réelle et il est possible d'évaluer la qualité du noir, en présence d'un peu de blanc et le contraste intra-image. Plus de danger de contraste faussé par un iris fermé ou une lampe/led/laser éteint...

Mire 1% blanc intra-image:

Image

On mesure tout d'abord la case blanche, puis plusieurs points dans la surface noire dont on fait la moyenne puis l'on fait le rapport pour obtenir le contraste. (Attention: sonde et environnement de qualités requis !).

Pour conclure: voici mon ressenti utilisateur face à ces mesures:

Mon epson 9200 a le contraste EBU (LA mesure de contraste la plus représentative...avec une autre que je vous présenterai prochainement) le plus élevé et de très loin face à tous les projos que j'ai pu voir (SONY HW50, SONY VW1000,JVC X35, BENQ W7500, OPTOMA HD25, hd25lv, hd33, hd83, acer h9500bd, vivitek h9080fd ... etc) et ça se voit sur toutes scènes un peu sombres avec quelques taches lumineuses: un délice! :D

Bref, les impressions subjectives rejoignent les mesures représentatives correctement effectuées. La mesure du contraste ON-OFF par exemple ne représente rien de concret et le ANSI avec 50% de blanc et du noir côtoyant directement du blanc est un cas rare dans les films que nous regardons.

Le future des mesures de contrastes devraient donc se présenter sous la forme de 2 mesures:
- contraste intra-image 1% de blanc (à la place du contraste ON-OFF)
- contraste intra-image EBU (APL 30) (à la place du contraste ANSI)


Voici un thème sur les mesures de contrastes que j'ai ouvert outre Rhin:

http://www.hifi-forum.de/viewthread-94-13598.html

Un petit récap fait par moi-même de mesures:

Image
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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Syrius » 16 Nov 2014, 23:50

Super, c'est très intéressant et très clair.
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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Soulnight » 17 Nov 2014, 00:00

Merci Syrius. Ca fait plaisir à lire après s’être donné la peine d'écrire un aussi gros pavé! Et je suis content que ce soit clair! :D
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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar fOxneil » 17 Nov 2014, 00:12

Super taff !
** Mon petit bureau C.I.N.E.M.A **
SONY HW55es – Screenline 0.8 – ONKYO 818 THX - HARMAN 3490 - D600 Jamo THX Ultra – BEHRINGER 1500 PRO - SONY BDP 6200 - QED

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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Syrius » 17 Nov 2014, 00:13

Et j'ai tout compris et du premier coups ! Tu vois ce n'est pas désespéré. :mrgreen:
Et merci de prendre le temps pour ces infos sachant ce que tu as a faire en ce moment. :wink:
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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Soulnight » 17 Nov 2014, 12:48

Ce même thème a été discuté sur le site de cinemotion:

http://www.cinemotion.biz/p-1-69/Quelqu ... traste.htm

Je me permets de copier l'article de Michel sur ce forum car il est très bien fait et illustre parfaitement la problématique: mesure de contraste VS réalité. Merci à lui pour son superbe travail.

Introduction
Une petite synthèse pour vous faire partager mes préoccupations et mes expériences sur le vaste sujet du contraste.
J'ai déjà eu l'occasion d'aborder ce sujet ici et ailleurs.
Sur le Web j'ai trouvé l'excellent papier de Matt Cowan dont je partage l'approche et auquel j'ai emprunté les références sur les caractéristiques des salles de cinéma.


Rappel - Contraste "on-off"
On mesure successivement une mire blanche et une mire noire.
Image
Selon la norme il faut faire la mesure en 9 points et une moyenne. Mais en pratique une mesure centrale suffit.
Ce qui ne va pas : on mesure le niveau relatif de noir du projecteur et pas le contraste.


Rappel - Contraste "ansi"
On mesure le blanc et le noir dans la même mire, contenant une dose égale de noir et de blanc.
Image
Ce qui ne va pas : l'image mesurée est beaucoup trop blanche pour être représentative.

Analyse des images extraites de films
50 images extraits de DVD, me permettent de tester les projecteurs et de valider les réglages.
J'ai calculé leur luminosité théorique et mesuré des valeurs très proches.
Le résultat peut s'exprimer en % de la luminosité d'une mire blanche.

J'ai ensuite construit deux jeux de mires permettant des mesures de contraste.
La première (qui date de fin 2003) est construite pour maximiser le contraste pour une dose de blanc allant de 0 à un maximum de 50% (aucune image ne va au delà).
La seconde est une extrapolation des mires ANSI analogue à celle utilisée par Matt Cowan.

Ce qui nous donne pour des images très sombres (moins de 1% de blanc)
Image
L'image la plus sombre de mon jeu d'essai a une luminosité de 0,3%.
J'ai testé des mires jusqu'à 0,2%.

Pour des images sombres courantes (5% à 10% de blanc)
Image

Pour des images claires courantes (20%) et exceptionnellement claires (40%)
Image

20% est la valeur caractéristique de mes photos d'amateur en extérieur, 10% en intérieur.

On est très loin des 50% de la mire de contraste ANSI et c'est là que le bas blesse.

Les mesures - la pièce
Pour effectuer mes mesures j'ai utilisé deux pièces.
La première sombre, la seconde claire assez représentatives des extrêmes que l'on peut rencontrer en cinéma à domicile de la salle dédiée à la salle de séjour plus claire.
On peut faire mieux et … pire.

Image

Pour des images standard (10% de blanc) le contraste peut varier de 800:1 à 200:1 en fonction de la pièce. La "mauvaise" salle de cinéma ne faisant d'ailleurs guère mieux que la pièce claire.

Les mesures - la taille et la position de l'écran
On pense toujours à la couleur des murs.
Mais tout aussi importante est la taille de l'écran par rapport à celle de la pièce.
Si on double la surface de l'écran on divise la valeur du contraste des images claires par deux.

Image

Les mesures faites face au projecteur à courte distance (courbe orange) sont indépendantes de la pièce et renseignent donc sur les performances du projecteur.

Les mesures - les projecteurs
Comparons maintenant trois projecteurs, un LCD de 1982 (l'ancêtre) le TW600 (la référence en LCD pour le contraste) et le H72 (DLP courant).

Image

Le HS10 n'est "largué" que sur les images de moins de 10% de blanc, il est vrai prédominante dans certains films.
Sur des photos d'amateur usuel (10% à 20% de blanc) il n'y a quasiment pas de différence.

La différence entre TW600 et H72 ne se perçoit que sur des images vraiment sombres (moins de 3% de blanc). Inexistantes dans certains films.
Dans cette pièce on peut douter que l'on puisse percevoir la différence de contraste entre le H72 et un projecteur ayant 4000:1 de contraste natif.

Par contre dans la pièce sombre le DLP prend visiblement l'avantage sur toutes les images usuelles.
Image

Les mesures - iris dynamique
L'iris dynamique n'améliore pas le contraste … mais le niveau relatif du noir par rapport au blanc.
Il est désagréable d'avoir des images sombres … beaucoup plus claires que la référence de noir donnée par la pièce.


Image

Dans les images très sombres et faiblement contrastées l'iris dynamique va prendre le pouvoir en imposant des noirs abyssaux.
Mais si, pour une même luminosité moyenne, le contraste est très fort c'est le DLP qui gagne.
Entre les deux match nul : en même temps que l'iris se ferme le gamma de l'image est modifié.

Les mesures - filtre
On optimise souvent le contraste on-off d'un projecteur en utilisant un filtre correcteur de couleur.
Voyons ce qu'il en est ... du contraste.
La courbe bleue représente le contraste du H72 calibré à D65 sans filtre.
La courbe en pointillés orange celle du projecteur calibré avec filtre.
La courbe orange pleine celle que l'on obtient en retirant le filtre sans toucher au réglage du projecteur (ouf ;) )


Image

L'usage du filtre est gagnant sur les images à 5% de blanc et moins, et perdant au dessus.

Le choix final dépend ... de la salle :

Image
Dans les quatre cas de figure le réglage du projecteur est le même. Les courbes en pointillés étant obtenues avec filtre les courbes pleines sans filtre.
On s'aperçoit que l'usage du filtre n'a quasiment pas d'inconvénients dans la salle claire …
Dans la salle sombre c'est moins évident.

Dans ma panoplie de filtres j'en ai de quasiment sans défauts et des biens plus mauvais que ce CC30R…

Conclusions

J'attend de discuter avec vous sur le sujet ;)

Michel
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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar vévé38 » 17 Nov 2014, 19:17

Félicitations pour tout ce travail Soulnight ! :devotion: C'est vraiment très intéressant.

J'ai notamment beaucoup apprécié ton tableau qui n'a fait que confirmer ce que je pensais déjà.
Image

On y voit que les JVC X500 et X700 sont vraiment excellents pour le contraste à 1% de blanc, et ce n'est pas une surprise. En revanche, ils sont nettement moins bons pour le contraste EBU où ils se font battre par TOUS les DLP du tableau ! Ces JVC ne sont vraiment pas faits pour les personnes qui aiment une forte dynamique d'image avec un bon contraste intra-image. Je lorgnais un peu sur le X500, mais là je vais passer mon chemin et faire une belle économie.

Pareil pour le Sony HW55, un contraste EBU assez décevant. J'ai vu ce VP trois fois, dans différentes conditions (écran blanc et écrans techniques), et à chaque fois j'ai été déçu. Je trouvais l'image un fade à mon goût comparativement à celle des DLP que je connais si bien. Je viens de comprendre pourquoi. Je pense que ce qui me plaît tant avec les DLP, c'est leur contraste intra-image, notamment avec l'Optoma HD87 qui délivre une image flatteuse pour le plus grand nombre.


Hervé

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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Soulnight » 17 Nov 2014, 19:25

Merci Hervé! Tu comprends aussi pourquoi j'aime tant mon epson 9200 qui a le contraste EBU le plus élevé (plus encore que les DLP) et de loin ainsi qu'un contraste à 1% de blanc trés proche des jvc! (Il écrase le sony hw55 pour ces 2 contrastes!).
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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar vévé38 » 17 Nov 2014, 20:07

Soulnight a écrit :Merci Hervé! Tu comprends aussi pourquoi j'aime tant mon epson 9200 qui a le contraste EBU le plus élevé (plus encore que les DLP) et de loin ainsi qu'un contraste à 1% de blanc trés proche des jvc! (Il écrase le sony hw55 pour ces 2 contrastes!).


Bien sûr que je comprends. Je suis quasiment sûr que cet Epson 9200 me plairait aussi beaucoup, vivement que je puisse le voir un jour. Avec un peu de chance, je le verrai samedi prochain au salon de Lyon. Sur un écran gris technique, ça doit être une tuerie.
Es-tu gêné par l'effet de grille ? Même question pour le défocus en cours d'utilisation.


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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Soulnight » 17 Nov 2014, 20:38

Pour ceux qui comprennent l'anglais, un topic très intéressant sur l'APL moyen en film (Average Picture Level) et sa relation à la luminosité en sortie corrigée par le gamma.

http://www.avsforum.com/forum/24-digita ... oject.html
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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Soulnight » 17 Nov 2014, 20:47

vévé38 a écrit :
Soulnight a écrit :Merci Hervé! Tu comprends aussi pourquoi j'aime tant mon epson 9200 qui a le contraste EBU le plus élevé (plus encore que les DLP) et de loin ainsi qu'un contraste à 1% de blanc trés proche des jvc! (Il écrase le sony hw55 pour ces 2 contrastes!).


Bien sûr que je comprends. Je suis quasiment sûr que cet Epson 9200 me plairait aussi beaucoup, vivement que je puisse le voir un jour. Avec un peu de chance, je le verrai samedi prochain au salon de Lyon. Sur un écran gris technique, ça doit être une tuerie.
Es-tu gêné par l'effet de grille ? Même question pour le défocus en cours d'utilisation.


Hervé


Je préferais la netteté et la finesse des pixels d'un DLP, et à 2m de mon écran de base de 2m63, je le vois encore. Mais je regarde à une distance de 3m50, et ca ne me gène absolument pas (comprendre je ne le vois plus cette effet grille). La netteté apparait élevée, surtout depuis la mise à jour de leur "Super Resolution" ce mois dernier. Avec la mise à jour, le super resolution se comporte un peu comme le reality creation du sony, en exagérant moins le bruit video à l'image.

Sinon je n'ai pas de défocus à proprement parler, il y a un temps de chauffe où le focus bouge car la chaleur modifie les propriétes de l'objectif (comme sur de très nombreux projos). Mais si tu fais le focus le 1er janvier, après 15min de mise en route, le 31 décembre tu auras exactement le meme focus après 15min de mise en route... :lol:
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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Thx428 » 17 Nov 2014, 21:49

Super sujet ! merci de l'avoir ouvert Soul , tu déboites ;)

Ton Epson est en effet impressionnant dans toutes les mesures :o

Tu les as fais dans une pièce totalement noir murs et plafond ?

Tes mires EBU m'ont rassuré quand à mon dernier achat (un Infocus SP8604) :mrgreen:

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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Soulnight » 17 Nov 2014, 22:15

Merci Thx428!

Par contre, t'as pas lu un peu trop vite apparemment. Je n'ai pas effectué les mesures moi-memes. Elles sont issues du magazine home-cinéma Allemand: AUDIOVISION.

C'est d'ailleurs pour ca que parfois, je n'ai pas donner la valeur du contraste EBU et d'autres fois, pas celle du contraste à 1% de blanc. Audiovision a commencé a faire des mesures de contraste EBU depuis le début de l'année (c'est pour ca que les sony VW500 et 1000) n'ont pas de valeur. J'attends d'ailleurs avec impatience qu'il teste le sony VW300: comme ca on verra le contraste EBU). Pour le contraste intra-inage 1% de blanc: des fois ils le donnent, des fois pas...
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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar cfcmoon » 20 Nov 2014, 12:14

J'avais remarqué visuellement ce big contraste de ouf sur l'epson 9000w chez moi, mais pas moyen d'avoir le piqué d'un DLP ce qui fait que je l'avais rendu. Je dirais meme que je le trouvais flou malheureusement.
Je me suis donc diriigé vers le benq w6000, un contraste correct (vu la patate lumineuse, je dirais le blanc est puissant le noir bcp moins) et un piqué type DLP, je crois essentiel pour moi.

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Re: Mesures de contraste VS réalité

Messagepar Syrius » 20 Nov 2014, 12:55

Salut cfcmoon, bon retour sur cinetson !
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