La qualité de l'image, une notion très complexe

La qualité de l’image est une notion très complexe à définir car elle ne dépend pas uniquement de paramètres physiques aisément identifiables. Certes, le nombre de points composant l’image, le nombre de couleurs différentes affichées, le nombre d’images par seconde qui intervient dans la perception ou non de scintillement ou l’absence de points parasites superposés à l’image sont des paramètres très importants pour définir la qualité perçue par l’œil du téléspectateur. Il n’en demeure pas moins qu’un élément capital de la chaine est composé par le téléspectateur lui-même avec sa vue, son ouïe et son cerveau dont les caractéristiques sont spécifiques dans les détails à chaque individu. Il en résultera qu’il n’est donc pas impossible qu’après une sélection d’équipements aux caractéristiques techniques principales identiques faite à la suite d’une analyse cartésienne des performances techniques réelles, deux téléspectateurs divergent quant à l’équipement fournissant la meilleure image. Chacun aura raison car chacun juge en fonction de sa perception propre qui n’est pas celle d’autrui. Il n’en reste pas moins que les caractéristiques techniques principales restent absolument déterminantes. Nous allons donc analyser ces caractéristiques principales pour déterminer les choix majeurs qui doivent être faits à la suite des nombreux changements techniques intervenus lors de la récente période : apparition de la TV HD puis Full HD, de la TV numérique par satellite ou terrestre, de la TV numérique par Internet ou par le câble.

La télévision telle que nous l’avons reçue pendant près de 40 ans utilisait la transmission des informations par des signaux analogiques, seule technologie disponible lors de son avènement. Grâce à l’invention du microprocesseur par Intel en 1971 combinée à la fulgurante amélioration des performances permise par les progrès réalisés dans le domaine des semi-conducteurs (les circuits intégrés voient leur performance doubler chaque année depuis 35 ans), il a été possible de réaliser de plus en plus de fonctions dans tous les domaines de la vie courante en utilisant des méthodes numériques de traitement de l’information plutôt que par sa manipulation sous forme analogique telle que ce fut le cas pendant de très nombreuses années. La téléphonie mobile, les systèmes de contrôle des voitures, les ordinateurs, Internet ne sont possibles que par l’intervention des traitements mathématiques de l’information sous forme numérique. La télévision a bénéficié de ces améliorations et continuera à progresser dans les années à venir grâce aux progrès continus dans la réalisation des circuits intégrés. Nous allons donc voir maintenant comment la technologie du traitement numérique de l’information permet d’enregistrer, de transmettre et de reproduire ces images de télévision. Nous décrirons les différents standards utilisés pour l’enregistrement, la transmission et la réception des signaux mais en rentrant un peu moins dans les détails que ce que nous avons fait pour l’analyse des caractéristiques de l’image vidéo. En effet, l’enregistrement, la transmission et la réception sont des opérations purement techniques du domaine professionnel. Par exemple, le téléspectateur n’a nullement besoin de connaître les innombrables détails techniques qui ont entraîné l’adoption d’une norme différente pour la transmission de la télévision numérique terrestre et pour la transmission des mêmes canaux de télévision numérique par satellite. Des considérations telles que la résistance aux parasites et aux interférences ou la sensibilité des récepteurs, différents pour chacun des environnements de transmission ont bien évidemment abouti à des choix technologiques différents dans les deux cas de figure : DVB-T pour la TNT, DVB-S pour la télévision satellitaire et DVB-C pour la télévision par le câble.

Nous venons de voir qu’une image de télévision est composée d’une succession de points lumineux organisés en lignes et qui se succèdent au rythme de 25 images par secondes. Chaque point doit permettre de reproduire sur l’écran du téléviseur la couleur du point de la scène filmée par la caméra. L’écran LCD d’un téléviseur est donc constitué de points, les pixels, qui sont en fait chacun constitué de trois points lumineux chacun capable d’afficher une couleur de base. Souvenons-nous que la physique nous a appris que toute couleur de la lumière visible peut être reproduite en combinant uniquement trois couleurs appelées les couleurs de base, le rouge, le vert et le bleu. Le point lumineux élémentaire d’un écran de télévision est donc constitué de trois points lumineux (en fait trois barres verticales), un rouge, un bleu et un vert, l’ensemble de ces trois points constituant le pixel. Pour fixer les idées, la dimension de ce point lumineux élémentaire de l’écran constitué de trois bandes mesure 0.49 mm de coté pour un écran de 107 cm de diagonale.

La caméra de télévision enregistre la luminosité et la couleur de chaque point de l’image sous la forme de trois nombres qui représentent la luminance dans chacune des couleurs de base. Chacune de ces valeurs est enregistrée sous la forme d’une valeur numérique avec une certaine précision. Cette précision est capitale car elle détermine la précision avec laquelle on pourra reproduire le point lumineux avec la même luminosité et la même couleur que le point originel. Les écrans TV et informatiques actuels sont capables de reproduire les couleurs en utilisant des valeurs représentées sur 8 bits pour chacune des trois couleurs ce qui permet une gamme de 16.7 millions de couleurs différentes. Les derniers modèles de dalles LCD qui sont en production permettent d’accepter des codages de couleur sur 9 et même 10 bits pour les plus hauts de gamme. En théorie, une précision de 9 bits par couleur permet une gamme de 134.2 millions de couleurs et une précision de 10 bits atteint le milliard de couleurs différentes. Une telle précision permet de rendre en théorie toutes les nuances d’une scène couleur (particulièrement visible sur des scènes comme les couchers de soleil par exemple) mais une telle précision ne peut être discernée que par un œil excellent d’une personne particulièrement exercée dans ce domaine. Un autre phénomène entre également en jeu pour profiter d’une telle précision, c’est l’étalonnage colorimétrique correcte de l’écran ce qui n’est jamais le cas pour un téléviseur courant. En effet, une telle opération de calibrage colorimétrique n’est pas effectuée sur les chaines de production en raison du temps nécessaire pour ne pas grever le prix de revient.

La télévision analogique originelle donnait la possibilité pour les signaux de luminance et de chrominance de prendre une infinité de valeurs entre le minimum et le maximum possible. Les images de télévision analogique possédait donc la capacité de transmettre n’importe quelle luminosité et n’importe quelle couleur. La télévision numérique courante restreint la gamme des valeurs possibles à 16.7 millions. Certes ce chiffre est élevé mais il reste inférieur à ce que pouvait atteindre la télévision analogique. On voit ainsi que contrairement à une idée reçue (et soigneusement entretenue par les messages marketing de cette industrie) l’image de télévision numérique n’est pas obligatoirement de meilleure qualité que l’image de télévision analogique. Il n’en reste pas moins important de noter que la technologie numérique a amené une amélioration significative à la télévision : la robustesse de la transmission c'est-à-dire l’absence de dégradation du signal et donc de la qualité de l’image lors de son transport. Il n’en reste pas moins qu’une image de télévision numérique peut très facilement être de moins bonne qualité qu’une image de télévision analogique.

On ne peut terminer avec l’examen des qualités de l’image sans aborder le problème de l’affichage des couleurs sur l’écran du téléviseur. Dans le monde réel, la lumière possède toutes les couleurs possibles depuis le rouge le plus sombre (limite vers l’infrarouge) jusqu’au violet (limite de l’ultra-violet). Il faut savoir qu’un écran numérique n’est pas capable de reproduire l’intégralité de ces couleurs naturelles. La gamme des couleurs qui peuvent être reproduites pas un écran se nomme le «gamut» de l’écran. Nous ne désirons pas rentrer dans des détails qui deviennent trop complexes mais il faut juste noter qu’une scène du monde réel peut évidemment contenir toutes les couleurs possibles du spectre visible. Malheureusement, l’écran d’un téléviseur n’est pas toujours capable de reproduire l’intégralité de ces couleurs. Nous n’en diront pas plus à ce sujet mais il est bon de se souvenir que de telles considérations peuvent expliquer pourquoi un téléspectateur peut très bien préférer l’image produite par un téléviseur plutôt que celle d’un autre alors que pourtant les deux appareils ont des caractéristiques techniques dans la description du produit identiques.