4K vs 2K => Discussion autour du gain de l'Ultra-HD en HC

[Emmanuel Piat]

Passons maintenant au downsampling 4K->2K avec un PCHC.

L'idée est de maximiser l'utilisation de la matrice 2K en profitant du fait que la source 4K ayant une réso fréquentielle au delà de 2K, toutes les fréquences sur la plage 0-2K sont présentes (contrairement à un BR qui a une réso fréquentielle en deça de 2K pour des tas de raison que j'ai déjà expliqué par le passé...).

Le downsampling pose néanmoins 2 problèmes :
1. les fréq supérieures à 2K peuvent se replier dans la plage 0-2K se qui crée des effets de moirage.
2. si des hautes fréq trop proches de 2K ont des amplitudes trop importantes, on voit apparaître des effets de crénelage.

Dans les réglages du downsampling de madVR :
1 = aliasing
2 = sharpness

Par ailleurs, comme on perd en réso, on va compenser cela par un sharpen qu'il faudra convenablement régler.

Voici une manière de faire que je vais qualifier de "base de travail".

1. Resize ffdshow : 2560x1440 en bilinear
2. Avisynth : LSFHC avec strength de l'ordre de 22
3. downscaling madVR : lanczos 3 taps + Anti rigging.

Voici un exemple de résultat.

Il est tiré de cette vidéo 4K (téléchargeable avec 4K Video Downloader) :

[youtube]m0A1rDhl0P0[/youtube]

Ca passera très bien sur la plupart des projos ayant une MTF correcte. Pour un diffuseur type moniteur LCD, c'est presque "too much" à mon goût personnel...

[Goldfinger67]

Tiens comme quoi, je suis relativement proche de ça :
- Resize Robidoux à 1.333
- Lanczos 4 taps + AR
- LSFHC à 60
- FineSharp à 2.15 en sstr...

J'ai quand même la mains plus lourde que toi, bien que plus légère que la plupart .
Je trouve ça plutôt bien dosée pour mon HW50.
J'utilise cette config depuis plus d'un an, après avoir trituré Avisynth et madVR dans tous les sens... selon mon niveau de (in)compétence bien évidement.

[Emmanuel Piat]

Les stratégies de sharpen par upscaling/downscaling comme celle que tu cites (avec les étapes ds le désordre...) et de pur downscaling comme la config que j'ai donné adressent des problèmes très différents car elles travaillent sur des images dont le contenu fréquentiel n'a rien à voir (trop faible ds le 1er cas, trop riche ds le 2e). J'expliquerai tout ça petit à petit.

[Emmanuel Piat]

Le snapshot de la bourgade noyée sous le soleil semble à première vue très correct : l'image est piquée avec beaucoup de détails. Il n'y a pas de défauts flagrants de sharpen du style EE avec ringing. Un oeil habitué aux post-traitements verra néanmoins que l'acutance de l'image a été artificiellement renforcée, mais avec subtilité (merci LSF).

Si vous ne savez pas ce qu'est l'acutance, voir mon dossier sur cine&son :
post : Discussions techniques généralistes projection - p14 à 16
(pas possible de mettre un lien ici pour le pointer directement, désolé).

Par contre, ce que ce snapshot ne montre pas, ce sont les défauts de repliement de fréquence qui donnent des effet de tramage ou de moirage sur les images en mouvement lent.

Téléchargez la vidéo 4K suivante :

[youtube]HtPjyPbDBlA[/youtube]

Enlevez les étapes 1 et 2 de ffdshow (post-traitements) pour ne laisser que le downscaling fait par madVR (étape 3) et regardez les façades des immeubles pendant les travellings (2e partie de la vidéo).

Testez les différents downscaling proposés par madVR et finissez par Softcubic 100. Avec ce setting, il n'y a plus de défaut mais l'amplitudes des hautes fréquences a tellement été rabotée que les détails des façades sont devenus presques invisibles...

Nota : si on ne downscale pas la vidéo (clic droit ds l'image sous MPC-HC, option "Fenêtre vidéo/Originale"), on se rend compte que la vidéo d'origine est elle-même loin d'être exempt de défauts d'aliasing...

Une autre vidéo 4K pour tester ce problème est :

[youtube]uKfx13EgoUY[/youtube]

Regardez cette zone lorsque le plat est en rotation (affichée ici en réso 4K native) :

[Emmanuel Piat]

En clair, si on désire conserver du détail dans l'image résultante, il n'y a pas de solution parfaite pour l'instant. Dans les solutions peu consommatrice de ressource GPU, on peut constater que Mitchell-Netravali donne un compromis très acceptable...

Idéalement, il faudrait pouvoir pré-filtrer numériquement l'image d'origine avec un filtre passe-bas (dont on puisse régler finement la fréquence de coupure, la pente et le ringing de la réponse spatiale) afin de supprimer toutes les hautes fréquences de l'image. La coupure est en général placée un peu en deça de la fréquence limite correspondant à la réso 2K.

[Emmanuel Piat]

Si on désire renforcer le sharpen de l'image 2K résultante pour "contrer" la perte de résolution en augmentant l'acutance, deux stratégies sont possibles :

1. agir directement sur l'image 4K avant downscaling 4K->2K
2. faire d'abord un downscaling puis agir sur l'image résultante

1 nécessite une puissance CPU énorme. Par ailleurs, le sharpen devra préférentiellement porter son action sur la 1ère moitié des fréquences spatiales (celles qui donneront la réso 2K finale) car au delà, cette action aura un impact de plus en plus faible à cause du downscaling qui supprime ces fréquences.

2 implique de faire le downscaling via les resize de ffdshow ou les resize de avisynth (bcp plus CPU consumming) qui sont globalement moins performants que ceux de madVR (pas de AR) et qui travaillent uniqt dans Y' (alors que madVR peut aussi travailler ds Y).

Les compromis sont aussi possibles : abaisser la taille de l'image 4K à une taille >2K raisonnable, post-traiter, puis laisser madVR faire le downscaling final en 2K.

C'est ce compromis qui est utilisé dans la base de travail que j'ai donné. La taille de l'image est abaissée avec le resize bilinear de ffdshow en 2560x1440. Bien que ce filtre soit peu performant dans les hautes fréquences (aliasing, etc), ça n'a pas grande importance puisque ces fréquences seront au delà du 2K et qu'elles seront ensuite supprimées par le downscaling de madVR (un relicat de très faible amplitude se repliera néanmoins ds la plage 0->2K). Comme tjrs, c'est une affaire de compromis entre qualité et vitesse de traitement. Néanmoins, utiliser un autre algo de resize plus lourd n'améliore pas les choses de manière flagrante AMHA...

[Goldfinger67]

Les stratégies de sharpen par upscaling/downscaling comme celle que tu sites (avec les étapes ds le désordre...) et de pur downscaling comme la config que j'ai donné adressent des problèmes très différents car elles travaillent sur des images dont le contenu fréquentiel n'a rien à voir (trop faible ds le 1er cas, trop riche ds le 2e). J'expliquerai tout ça petit à petit.

Oui DSL

[Emmanuel Piat]

Voici personnellement les réglages que j'utilise pour mon moniteur de contrôle 24" Full HD. Comme je crains bcp les rendus numériques, ces réglages produisent une image analogique "veloutée" très reposante qui ne plaira pas aux afficionados des images ultra sharp. Parfois je me dis que c'est proche de ma vision naturelle. Ce rendu ne sera pas adapté à la MTF des projos tri-matrices et il ne sera probablement pas non plus adapté à des moniteurs de plus grande taille...

J'utilise une technique de resize asymétrique...

1. Resize ffdshow : 1920x1440 en bilinear (penser à cocher "No aspect ratio correction" vu que c'est asymétrique)
2. Avisynth : resize 2560x1440 Lanczos4 pour resymétriser horizontalement puis LSFHC avec strength à 38
3. downscaling 2K madVR : Mitchell-Netravali ou bicubic 50 + AR (ce dernier est un peu + piqué mais reste naturel)

Ce réglage ne crée pratiquement pas de pb de moirage et tramage sur les hautes fréquences en mouvement lent.

[Grumpt]

Emmanuel, quelles sont les techniques qui donnent le meilleur MTF ?
1) dlp
2) sxrd
3) dila
4) lcd. C'est bon ?
Beaucoup de différence entre sxrd et lcd ?
Sur du dila la fonction e-shift modifie la MTF ? En mieux ? Moins bien ?
Pour les traitements quand tu parle de 8 cœur tu veut dire 4 cœur plus HT ou bien des Xéon à 8 cœur ?

[Emmanuel Piat]

1. mono DLP
2. tri DLP avec 2 matrices ajustables manuellement par vis micrométriques (pro)
3. LCoS avec matrices bien ajustées (loterie)
4. LCoS mal ajustés et LCD

Je n'aime pas la grille du LCD. Le LCoS avec matrices bien convergées offre maintenant un bon rendu (net progrès, surtout en ANSI)

e-shift = sharpen donc augmentation de l'acutance. Après faut voir sa qualité (pas vu)

4 coeurs + HT (mais inutile de prendre du HDG AMHA. Perso j'ai un vieux i7 overclocké qui est moins puissant qu'un 2600K par exemple et je n'éprouve pas le besoin d'en changer pour l'instant...)

[Emmanuel Piat]

Voici un exemple qui permet d'illustrer chaque phase du traitement :

Snapshot 2K après downscaling 4K->2K
Snapshot centre image 1440p (avant downscaling final du renderer)
Snapshot centre de l'image source 4K

Tiré de cette vidéo 4K :

[youtube]WRtn5o02erk[/youtube]

[Emmanuel Piat]

Pour évaluer le gain apporté par la 4K, il va falloir faire des comparatifs, ce qui nécessite un protocole de test rigoureux.

Le seul procédé valide de comparaison consiste à partir d'une source 4K :

1) qu'on affiche sur le projo 4K (avec circuit de sharpen sur off)

2) qu'on downscale en 2K (avec ou pas post-traitement), puis dont on double la taille en recopiant chaque pixel 4 fois (bloc 2x2) et qu'on affiche sur le projo 4K (avec circuit de sharpen sur off).

Là on compare des choses parfaitement comparables : deux images de même taille, projetée par la même techno (même CR, même gamma, même colo, même optique), une sur la matrice 4K et l'autre sur la matrice 4K artificiellement réduite à 2K (par groupage des pixels par bloc de 2x2)

Ceci permettra de voir si l'augmentation de la résolution (qui est difficile à percevoir contrairement au piqué qui lui est très simple à percevoir car porté par des fréquences plus faibles) à un réel impact et à partir de quel recul.

L'idéal dans un 1er temps sera de le faire sur des images fixes (snapshot) afin de pouvoir basculer de l'une à l'autre instantanément (car la mémoire visuelle est très faillible...). Si quelqu'un à un outil pour doubler la taille d'une image en dupliquant chaque pixel en un bloc 2x2, je suis preneur car il ne manque plus que ça pour être opérationnel...

[Emmanuel Piat]

Matlab devrait permettre de le faire via la méthode "Nearest-neighbor interpolation" (à vérifier) mais c'est pas très pratique car tout le monde n'a pas matlab (qui coûte un rein) sous la main...
http://www.mathworks.fr/fr/help/images/ ... esize.html

[Grumpt]

Quand tu fait de la mise à l'échelle avec interpolation tu "crée" pas des points intermédiaires ?
Donc création d'information, même si elles sont fausses ?

[Emmanuel Piat]

La fonction resize (Option "Image" de la barre de menu, puis option "Resize/Resample...") présente dans irfanview permet de le faire, Il suffit de dire qu'on veut une image de taille 200% ! So easy

Voici l'image 2K resizée en 4K par doublage de la taille de chaque pixel (en format png lossless).

Dans irfanview vous pouvez faire ctrl-H pour afficher l'image en mapping 1:1 et vous balader dedans en regardant les étoiles de taille moyenne : on voit bien les blocs de 2x2 pixels.

Il ne me reste plus qu'à trouver un moyen de chopper l'image 4K native... Impossible de faire un snapshot vu que mon moniteur est 2K. Des idées ?