Calibration SDR/HDR avec ColorHCFR [Tutoriel en ligne]

[DTSman]

A nouveau, j'adresse un grand merci à DTSman.

LE BLANC DIFFUS : CLEF DE VOUTE DU CALIBRAGE HDR ?

Dans le chapitre 13 (EOTF HDR) du tutoriel de DTSman, il est question du paramètre Diffuse white, soit blanc diffus en français.
En complément du travail considérable accompli par DTSman, je vais vous décrire comment j'aborde la notion de blanc diffus et comment je l'ai mise en œuvre de façon très concrète.
Il y aura donc 2 parties : une 1ère partie plutôt théorique se finissant par une conclusion introduisant la 2ème partie, consistant dans la mise en pratique sur mon installation.

1ère partie : approche théorique du blanc diffus.

La notion de blanc diffus apparaît dans la recommandation BT.2408 de l'IUT - ceux-là même qui ont établi les recommandations BT.709 et BT.2020 - sous le nom de HDR reference white.
Cette recommandation BT.2408 est à utiliser en complément des recommandations BT.2100 et BT.2390.
Je pense que c'est la raison pour laquelle les concepteurs de ColorHCFR ont introduit ce paramètre de blanc diffus dans le logiciel.

Homecinéphilement,

LeBob

Qu'est-ce que le blanc diffus ,
En optique, on distingue deux réflexions de la lumière : la réflexion diffuse et la réflexion spéculaire.
Pour faire simple, la réflexion diffuse signifie que les rayons lumineux qui frappent un objet, une matière sont réfléchis dans toutes les directions. C'est très exactement ce qui se passe, et ce qu'on en attend, avec nos écrans (standard) de projection.
La réflexion est qualifiée de spéculaire lorsque les rayons sont réfléchis dans une seule direction. Le parfait exemple est un miroir. Un autre exemple, plus intéressant, est le reflet du soleil ou d'une lampe sur un élément réfléchissant d'un objet du quotidien.

Prenons un exemple. Il s'agit d'une scéne dans laquelle apparaît une rutilante voiture décapotable genre MERCEDES 250 SL de 1963 de couleur blanche.
Comme dit (et ce n'est pas pour rien !) elle est rutilante : sa carrosserie blanche est immaculée et elle scintille de milles feux, ses chromes sont brillent de tout leur éclat.

Le blanc de sa carrosserie (hors reflet du soleil) est le blanc diffus de la scène.
Les reflets éclatants du soleil sur les chromes et les éléments de carrosserie sont dues aux réflexions spéculaires et seraient même presque éblouissants si on s'approche trop près.

Voilà, vous savez ce qu'est le blanc diffus et à quoi servent les hautes lumières du HDR. Le blanc diffus, c'est pour fixer le niveau de luminosité des grandes surfaces lumineuses d'une image, SANS ETRE EBLOUI !
Le surplus de lumière, c'est pour les toutes petites zones d'image. En SDR, ces toutes petites zones seront un peu plus lumineuses; en HDR, ces zones seront beaucoup plus lumineuses.
Luminance du blanc diffus = luminance d'une grande surface à l'image.
Luminance maxi = luminance d'une toute petite surface.

Je me suis dit : la MERCEDES n'a aucune raison d'être plus blanche en HDR qu'en SDR.
D'où ma conclusion : le niveau lumineux du blanc diffus se doit d'être identique en SDR et en HDR.
- Luminance du blanc diffus SDR = luminance du blanc diffus HDR - .

A l'attention toute particulière de TV UHD Premium:
Lors du tournage d'une scène en HDR, la recommandation BT.2408 indique un niveau de luminance capté pour le HDR reference white de 200* nits assortis d'un pic de luminance de 1000 nits.
Pour calibrer vos TV UHD premium, vous avez ici les éléments de paramétrage du ColorHCFR.
Vous noterez au passage que le paramètre Blanc diffus de ColorHCFR ne peut être réglé à plus de 200 nits.

*: la valeur exacte est de 203 nits correspondant à un niveau de 58% de luminance (source BT.2408).

2ème partie : Mise en pratique du blanc diffus en calibration HDR.

Matériel mis en œuvre :
- un PC pour faire tourner le ColorHCFR (version 3.5.2 pour ma part)
- une sonde reconnue par ColorHCFR
- un film en HD et le même film en UHD HDR.
- le Blu-ray UHD HDR benchmark de Spears & Munsil

Le film que j'ai choisi est Jurassic World 3 : le monde d'après.

Illustration du blanc diffus et des réflexions spéculaires.
Dans le plan ci-dessous, la neige au sol représente le blanc diffus et le reflet du soleil sur quelques cristaux de neige représente les réflexions spéculaires. A gauche de l'image à mi-hauteur, on voit quelques points blancs. En live, sur écran de projection, c'est plus flagrant que çà !

Lapin1024.jpg

Ca se passe en 4 étapes assez simples :
- 2 étapes avec le ColorHCFR
- et 2 étapes sans, donc strictement un peu hors sujet, mais très liées dans les faits.

Dans le film Jurassic World 3, j'ai trouvé un plan en travelling lent avec un ciel gris/blanc (minutage 7'22") que je vais utiliser comme référence.

Etape 1 : Avec mon VP en mode lampe Bas et parfaitement calibré (selon mes goûts) sur ce mode (soit mon mode usuel pour les films en HD), j'ai projeté le film en HD SDR, j'ai mesuré la luminance du ciel (image en pause à 7'22"). A noter qu'elle se situe dans la plage des 80/85 % d'IRE.

HD1024.jpg

Etape 2 : Ensuite, avec mon VP en mode lampe haut, HDR et rec.2020 (soit mon mode usuel pour les films UHD), j'ai projeté le même film, j'ai mis en pause à 7'22" et j'ai augmenté la luminance jusqu'à atteindre la même valeur qu'en HD SDR.
Quelle est le réglage pour augmenter la luminance ? En fait, ça dépend de votre appareil. Sur mon VP JVC, c'est la commande "Teinte des Images" du gamma blanc. Voir l'image "Mes réglages de gamma" plus bas.

UHD1024.jpg

Etapes 3 et 4 : enfin, il faut utiliser les mires du Blu-ray Spears & Munsil. Pour ma part, j'ai utilisé les mires à 1 000 nits car au-delà le Tone mapping (non dynamique sur mon modèle) ne sait pas faire.

Mires1024.jpg

On utilise les réglages du gamma blanc "Niveau lum." et "Niveau sombre" avec leur mire respective : Dynamic Range High et Dynamic Range Low. Là, on augmente ou on baisse les valeurs de réglage pour faire apparaître toutes les nuances de gris.

Reglage1024.jpg

Pour finir, j'ai utilisé les commandes de luminosité et de contraste pour peaufiner le résultat.
Ainsi fait, j'exploite mon installation au mieux de ses possibilités qui va restituer une image affichant :
- un niveau de luminance équivalent en SDR et en HDR.
- 100% des nuances possibles en HDR 1000 nits.

Au travers de ce post, j'ai souhaité partager avec les lecteurs de ce forum, amateur de calibration, mon expérience sur la calibration.
J'ajouterai prochainement la courbe de luminance obtenue pour faire la comparaison avec les préconisatons de DTSman.

Surtout n'hésitez pas à réagir à ce post car je pense vraiment, suite à mes nombreuses recherches sur le net portant sur le Diffuse white, que c'est bien là la clef de voûte du calibrage HDR.

Merci pour ton feedback. Ça fait plaisir de voir que d'autres ce sont penchés sur ce fameux paramètre au combien essentiel. J'ai lu quelques documents théoriques aussi sur le White Diffuse avec preco à 203nits pour maxL 1000Nits. Mais après faut le concrétiser dans nos domaines d'application et à plus forte raison en vidéoprojection limité en puissance.

Clairement j'en suis arrivé à la même conclusion sur le fait que le niveau de White Diffuse (que je rapproche de la mesure de la mire 50IRE par expérimentation) est bien la clé de voute de l'étalonnage HDR.

Extrait SMPTE:

Diffuse white is an important concept in all color appearance models. However, there is a lack of research directly about the perceived diffuse white in HDR images. Three experiments were conducted to explore the perceptual estimation of diffuse white in real HDR images when presented on displays. The first experiment showed that the perceptual estimation of diffuse white relied more on the image content than the clipped peak luminance levels. Experiment II used images with different neutral density filters rather than clipping. The normalized luminance levels of the perceptual estimation were similar, depending on image content but not on image absolute luminance levels. Moreover, in both experiments, no significant difference can be found between expert and naive observers. The variance across images agreed with each other between experiment I and II. However, both results demonstrated that the absolute luminance level of observers' estimation is higher than the calibrated diffuse white level. Experiment III focused on exploring the impact of measurement methodologies on the absolute luminance level of the estimated diffuse white. Results of experiment III verified that the absolute luminance level of the perceptual estimation can be manipulated by the measurement methodology but the variance across image content is stable.

C'est bien souvent la raison d'un rendu mauvais en HDR en vidéoprojection justement car impossible d'atteindre le même niveau de luminosité intermédiaire qu'en SDR. D'ailleurs le travail d'un DTM a ressortir en SDR permet d'avoir de nouveau une luminance L* linéaire sur l'échelle de gris avec un blanc intermédiaire à mi chemin du blanc max.

Par ailleurs, je n'en ai volontairement pas parlé dans le tuto, mais de la valeur du White Diffuse va dépendre aussi des cibles de saturation dans l'espace BT2020. Raison pour laquelle j'ai préconisé avant tout de régler les saturations sur REC709 SDR. Toutefois sur mes premiers retours de mesures une fois le blanc diffus calé dans les target puis atteint à la mesure on retrouve des target de saturation qui collent aux mesures. Donc j'évite de trop y retoucher et aussi parceque le résultat visuel me convient. Bien évidemment si on arrive pas à avoir un blanc diffus équivalent au SDR on l'a dans l'os.

Pour les JVC je n'ai pas assez expérimenté les réglages manuels particulièrement depuis l'arrivée du FrameAdapt qui agit comme une boîte noire. Mais je me souviens que sur mes ex JVC X le réglage de teinte avait une importance considérable sur la luminosité globale. Nul doute que c'est le levier principale sur lequel jouer pour ajuster la partie intermédiaire de la courbe de Luminance comme tu viens de le décrire.

A voir par la suite mais je ferai sûrement vivre et évoluer le chapitre consacré à la luminance HDR. C'est certain.

[Esscobar]

Salut Esscobar,
D'après ton CR, à mon "humble" avis , tu n'es pas bien parti, j'ai fait le même genre d'erreur si tu regardes les résultats que j'ai postés en page 88
As-tu déjà commencé en lisant les mires black et white clipping pour te caler au mieux en lum/contraste, avant même de lancer la moindre mire sur HCFR ?
https://www.youtube.com/watch?v=9TI9f1zxucw
https://www.youtube.com/watch?v=3vCn5JXny8w
Si tu n'es déjà pas dans les clous, c'est même pas la peine de continuer, gros risques de black crush notamment...

Oui là-dessus je suis bien, autant sur une vidéo Youtube que via MPC-HC sur la mire du DVD de HCFR . Je vois le clignotement jusqu'à 18 dans les noir et 234 dans les blancs . Toute ma chaîne est en 0-255.

[DTSman]

Surtout n'hésitez pas à réagir à ce post car je pense vraiment, suite à mes nombreuses recherches sur le net portant sur le Diffuse white, que c'est bien là la clef de voûte du calibrage HDR.

Et bien merci vraiment beaucoup pour ces infos, car en HDR il y a un peu à boire et à manger et c'est la croix et la bannière pour être sûr de ce que l'on doit faire pour arriver aux résultats escomptés ... Surtout que visiblement d'un film à l'autre les réglages ne seraient pas vraiment les mêmes en terme d'attente, même si une moyenne semble s'établir autour d'un maximum à 1000 Nits (encore faut-il des écrans/vidéoprojecteurs capables d'atteindre ces valeurs ).

Clairement, en ce qui me concerne surtout depuis que j'ai un projo capable de reproduire l'HDR de façon potable on va dire, je ne retouches plus aux réglages d'un film à l'autre. C'est le but recherché in fine.

La seule chose que j'ajoute c'est l'application du LLDV notamment pour les films DV surtout encodés à 4000nits et éviter ainsi le clipping.

[Esscobar]

Oui DTSman, je parle bien de cela, certains films sont capables d'aller jusqu'à 4000 nits, et donc pour éviter de saturer, il faut faire un truc

[DTSman]

Vive le DV et L'HDR10+

[jacko]

Je règle donc la balance de blanc sur 10 points pour coller le mieux au 100%. En notant que les réglages dans les basses IRE sont beaucoup plus sensibles qu'en haute IRE .

J'arrive à un excellent résultat, mais je n'ai qu'un réglage d'une valeur pour les trois primaires (contrairement au tutoriel qui parle de gain et d'offset/polarisation) :

Cela dit que va m'apporter le "adjust brightness level ...", je suppose que cela réhausse la luminosité totale des 3 couleurs pour éventuellement déboucher des noirs, non ? Mais le fait de s'aligner à 100% pour les 3 couleurs définit déjà bien les bonnes valeurs et donc la bonne luminosité résultante pour 10 IRE, 20 IRE ... jusqu'à 100, non ?

Lorsque tu ajuste le CCT à partir de Cut/bias etc. et gain etc il faut commencer par savoir sur quel IRE (% de gris) le paramètre joue.

Bias travaille en bas IRE, suivant les diffuseur la valeur est IRE30 ou IRE40. En général gail est calé sur IRE80.
Il faut trouver un équilibre car l'inflexion gain touche aussi bias, bias touche aussi gain.

Dans le cas d'une TV la gestion est plus précise avec un histo complet du CCT par pas de 10%. Donc on a IRE0, IRE10, IRE20 etc.
L'ajustement se fait forcément sur un équilibre RGB à chaque IRE.
La méthode est simple. On affiche la mire qui correspond, on mesure en continu et on ajuste en temps réel l'équilibre RGB.

Donc finalement je ne me suis pas basé sur le graphe du triangle CIE (qui pourtant est ultra pratique pour savoir s'il faut plutôt jouer sur la teinte ou la saturation et dans quel sens) ... Et je passe directement par les saturations R, G, B, C, M, Y ... En y allant à tâton, un peu plus de saturation, j'observe le résultat, un peu moins de teinte ... Jusqu'à avoir un truc homogène le plus bas possible .

Oui car on ne peut pas utiliser le CIE pour calibrer.
Tout simplement parce qu'il s'agit d'une représentation simplifiée et incomplète de l'espace de couleur qui est toujours dans un univers tridimensionnel, tout couleur s'exprime sur 3 coordonnées. RGB, HLS, XYZ etc.
Pour calibrer les gamuts il faut toujours disposer d'un module de lecteur correspondant au CMS du diffuseur. De tradition Hue (teinte) Luminance Saturation pour les produits qui nous intéressent.
On se rend compte que l'intervention sur une des trois composante va aussi intervenir sur une des deux autres, voir les deux autres. Cela dépend de la primaire ou la secondaire. Ceci parce que on travaille dans un univers tridimensionnel.
Sans module dédié et adapté, il faut se fier à la lecture de deltaE. conjointement avec ce qui se passe sur le CIE en gardant en tête que cette lecture reste approximative et incomplète.

[Esscobar]

Bonjour Jacko et merci de ta réponse ,

Lorsque tu ajuste le CCT à partir de Cut/bias etc.

CCT ? Je suppose que tu parles de niveaux de gris ou balance des blancs

et gain etc il faut commencer par savoir sur quel IRE (% de gris) le paramètre joue.

Bias travaille en bas IRE, suivant les diffuseur la valeur est IRE30 ou IRE40. En général gail est calé sur IRE80.
Il faut trouver un équilibre car l'inflexion gain touche aussi bias, bias touche aussi gain.

Dans le cas d'une TV la gestion est plus précise avec un histo complet du CCT par pas de 10%. Donc on a IRE0, IRE10, IRE20 etc.
L'ajustement se fait forcément sur un équilibre RGB à chaque IRE.

Sur une LG C2, il y a le choix entre 2, 10 ou 22 points pour régler les niveaux de gris, donc pas de souci à la-dessus et les réglages dispo pour chaque point sont :

- Ajuster la luminosité au niveau de signal sélectionné (%)
- Rouge (ajuster le pourcentage de pixels rouges au niveau du signal sélectionné (%) pour corriger la couleur).
- Vert
- Bleu

Et j'ai compris que le premier réglage (ajuster la luminosité ...) permet de corriger les écarts sur la courbe de gamma ! Et c'est logique, mais je n'y avais pas pensé au début ... Bon cela vient parfois modifier un peu l'échelle de gris au niveau de l'IRE ou l'on corrige, donc il faut venir corriger niveau R, V ou B, puis retourner dans le gamma voir si on est toujours bon ... Mais au final on y arrive .

Je verrai sur mon petit VP comment on corriger, mais effectivement ce doit être via un système de bias/cut. Donc bien moins précis effectivement .

La méthode est simple. On affiche la mire qui correspond, on mesure en continu et on ajuste en temps réel l'équilibre RGB.

Ça, je n'ai pas trouvé comment faire .

Oui car on ne peut pas utiliser le CIE pour calibrer.
Tout simplement parce qu'il s'agit d'une représentation simplifiée et incomplète de l'espace de couleur qui est toujours dans un univers tridimensionnel, tout couleur s'exprime sur 3 coordonnées. RGB, HLS, XYZ etc.

Oui, c'est plus un "guide" qui indique si on va dans le bon sens, et que sur les saturations et teintes. Moi mon problème c'est que peut importe les valeurs de saturation ou teinte passées un niveau les points du triangle ne bougaient pas, alors qu'ils auraient dû sauf si cela indique une saturation (au sens propre) des valeurs que je rentrai, genre de 0 à +15 je voyais le points bouger sur le triangle et de +15 à +30 plus rien... Mais au final, le fait d'avoir trouver le réglage qui me permet de faire varier le gamma pour chaque valeur d'IRE m'a permis de retrouver des valeurs bien plus cohérentes en dE, donc maintenant je vais y arriver sans souci .

Sans module dédié et adapté, il faut se fier à la lecture de deltaE. conjointement avec ce qui se passe sur le CIE en gardant en tête que cette lecture reste approximative et incomplète.

Oui, c'est assimilé maintenant

[Laurent20137]

Bonsoir, je viens de lancer color hcfr , j ai un soucis dans le paramétrage du logiciel ,dans l'onglet "Display type" je ne n'ai pas le choix "Projector".
Si quelqu'un a une idée?

[jacko]

Bonjour Jacko et merci de ta réponse ,

Lorsque tu ajuste le CCT à partir de Cut/bias etc.

CCT ? Je suppose que tu parles de niveaux de gris ou balance des blancs

Tout à fait, c'est l'histo temp de IRE0 à IRE100.

et gain etc il faut commencer par savoir sur quel IRE (% de gris) le paramètre joue.

Bias travaille en bas IRE, suivant les diffuseur la valeur est IRE30 ou IRE40. En général gail est calé sur IRE80.
Il faut trouver un équilibre car l'inflexion gain touche aussi bias, bias touche aussi gain.

Dans le cas d'une TV la gestion est plus précise avec un histo complet du CCT par pas de 10%. Donc on a IRE0, IRE10, IRE20 etc.
L'ajustement se fait forcément sur un équilibre RGB à chaque IRE.

Sur une LG C2, il y a le choix entre 2, 10 ou 22 points pour régler les niveaux de gris, donc pas de souci à la-dessus et les réglages dispo pour chaque point sont :

Ca définit le mode à utiliser sur le logiciel de calibrage. Il faut que la précision puisse correspondre.

- Ajuster la luminosité au niveau de signal sélectionné (%)
- Rouge (ajuster le pourcentage de pixels rouges au niveau du signal sélectionné (%) pour corriger la couleur).
- Vert
- Bleu

C'est surtout un nivellement du % de chaque composante par IRE.
100% est la cible, cette cible est différente et adaptée à chaque niveau de gris. Mais la représentation est toujours cible = 100%

Et j'ai compris que le premier réglage (ajuster la luminosité ...) permet de corriger les écarts sur la courbe de gamma ! Et c'est logique, mais je n'y avais pas pensé au début ... Bon cela vient parfois modifier un peu l'échelle de gris au niveau de l'IRE ou l'on corrige, donc il faut venir corriger niveau R, V ou B, puis retourner dans le gamma voir si on est toujours bon ... Mais au final on y arrive .

White est bien la sommation RGB en terme de luminance et donc le stimulus gamma global.
Attention, lorsqu'on bouge R, G ou B sur les outils de gamma cela impacte aussi W.
Donc si on doit aussi corriger le CCT qui serait trop accidenté ou sur de fortes dérives (même linéaires) il convient d'ajuster le gamma uniquement via R, G et B. La subtilité est de constater l'incidence des composantes sur W et de niveler en conséquence.
Un ajustement gamma peut donc être simple à très long et compliqué.

Je verrai sur mon petit VP comment on corriger, mais effectivement ce doit être via un système de bias/cut. Donc bien moins précis effectivement .

C'est alors une affaire de comprimis.
Suivant le CCT il faut parfois partir de D75. Le but étant d'arriver à un IRE100 le plus juste possible (IRE100 est le point repère pour le CMS )
Donc ne pas hésiter de calibrer D65 et D75 toujours 6500K (mieux 6504K) comme cible.
Et garder celui qui permet d'aboutir à une correction la plus régulière possible avec IRE100 au pus juste.
Avec un CCT ajustable sur 10 points (par pas de 10%) ou plus, ce problème ne se pose pas. Sauf en cas de dérive très importante et de limite à cause de la LUT en jeu dans le diffuseur.

La méthode est simple. On affiche la mire qui correspond, on mesure en continu et on ajuste en temps réel l'équilibre RGB.

Ça, je n'ai pas trouvé comment faire .

Si c'est impossible dans ColorHCFR, c'est à signaler à l'équipe de dev et à intégrer.
La mesure continu d'une mire afin de corriger en temps réel tout élément est essentiel (CCT, gamma, CMS).

Oui car on ne peut pas utiliser le CIE pour calibrer.
Tout simplement parce qu'il s'agit d'une représentation simplifiée et incomplète de l'espace de couleur qui est toujours dans un univers tridimensionnel, tout couleur s'exprime sur 3 coordonnées. RGB, HLS, XYZ etc.

Oui, c'est plus un "guide" qui indique si on va dans le bon sens, et que sur les saturations et teintes. Moi mon problème c'est que peut importe les valeurs de saturation ou teinte passées un niveau les points du triangle ne bougaient pas, alors qu'ils auraient dû sauf si cela indique une saturation (au sens propre) des valeurs que je rentrai, genre de 0 à +15 je voyais le points bouger sur le triangle et de +15 à +30 plus rien... Mais au final, le fait d'avoir trouver le réglage qui me permet de faire varier le gamma pour chaque valeur d'IRE m'a permis de retrouver des valeurs bien plus cohérentes en dE, donc maintenant je vais y arriver sans souci .

Sans module dédié et adapté, il faut se fier à la lecture de deltaE. conjointement avec ce qui se passe sur le CIE en gardant en tête que cette lecture reste approximative et incomplète.

Oui, c'est assimilé maintenant

[Esscobar]

Merci Jacko,

Bon calibration faite pour mon téléviseur, dont voici ma conclusion en SDR .

post181088576.html#p181088576

[Esscobar]

Bonjour à tous,

Je galère un peu pour faire la calibration en HDR . Effectivement je ne sais quelle option activée dans le logiciel HCFR pour faire basculer le téléviseur en HDR ... Si je lance un film via MPC-HC en HDR, le téléviseur bascule bien en HDR, mais si je ne suis pas en plein écran, les couleurs et la luminosité sont totalement castrées, et donc impossible d'exploiter les mires du soft .

Quelqu'un aurait-il l'astuce ? Merci par avance .

[jacko]

Il te faut des mires HDR à passer dans un lecteur.

[Esscobar]

D'accord, c'est plus contraignant (notamment en temps), mais pas infaisable .

[jacko]

Sinon il y avait une astuce avec le HDfury Integral pour générer les métadonnées HDR et ainsi passer toute mire SDR en HDR.
Il fallait le logiciel AVTOP, chez moi pas toujours concluant.
Mais à voir éventuellement.

Sinon voir directement à partir de ColoHCFR, mais faut un GPU compatible et bien intégré.
DTSman pourra en dire davantage.

[domin]

Le process de DTSman est relativement clair : même si ton PC n'est pas HDR, tu envoies quand même les mires HDR automatiques de ColorHCFR.
Et tu forces ton écran en HDR BT2020.
Le résultat est conforme au HDR.

Sur un projo Sony à double profil 1000/4000 nits, il faut faire correspondre les mires et le profil.