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Actualité : PQ vs HLG : le duel invisible qui fait tourner le HDR de vos téléviseurs
Noirs abyssaux, hautes lumières éclatantes, contrastes spectaculaires : le HDR a transformé notre vision de l'image. Mais derrière ces promesses se cache une mécanique méconnue, celle des fonctions de transfert qui traduisent la lumière en données numériques. Plongée au cœur du PQ et du HLG, les deux courbes rivales qui font tout fonctionner.
Après notre dossier consacré à l'apport concret du HDR, puis notre tour d'horizon des différentes normes du marché (HDR10, HDR10+, Dolby Vision, HLG), il est temps de plonger sous le capot. Car derrière les promesses de noirs plus profonds, de hautes lumières éclatantes et de contrastes spectaculaires se cache une mécanique souvent méconnue du grand public : les fonctions de transfert qui encodent la lumière en données numériques.
Au cœur de cette mécanique, deux courbes coexistent : le PQ (Perceptual Quantizer) et le HLG (Hybrid Log-Gamma). Comprendre leur fonctionnement, leurs différences et leurs usages respectifs, c'est saisir pourquoi le HDR d’un service de streaming ne repose pas tout à fait sur les mêmes principes que celui d’une retransmission sportive en direct. Suivez le guide !
Pour comprendre le HDR, il faut d'abord saisir ce qu'il cherche à corriger. Le monde réel contient des écarts de luminosité gigantesques, par exemple, un ciel ensoleillé peut être des milliers de fois plus lumineux qu'un coin d'ombre dans la même scène. Notre œil, lui, s'adapte en permanence et perçoit ces différences sans problème, de la quasi-obscurité à la pleine lumière du jour : c'est ce qu'on appelle la plage dynamique. Une image elle, doit réussir à capturer puis restituer une partie de cette richesse, mais c'est beaucou plus compliqué, car les capteurs d'appareils photo et de caméra, tout comme les écrans sont limités de ce point de vue.
Les vidéos classiques, dite SDR (Standard Dynamic Range), sont incapable de retranscrire cette grande plage dynamique, car le SDR a été pensée à l'époque des téléviseurs à tube cathodique (CRT). Sa luminosité maximale est très limitée, et sa manière de coder l'image repose sur une courbe « gamma » héritée des contraintes physiques de ces vieux écrans. Résultat : des hautes lumières qui « brûlent » si on ne les limite pas, et des ombres qui s'écrasent dans le noir.
Le HDR (High Dynamic Range) vise précisément à élargir cette fenêtre. On parle désormais de pics de luminosité à 1 000, 4 000, voire 10 000 cd/m², associés à des noirs bien plus profonds. L'objectif est de se rapprocher de ce que l'œil perçoit naturellement, pour restituer à la fois l'éclat d'un reflet métallique et le détail d'une zone d'ombre dans une même image.
Le HDR n'est pas qu'une affaire d'écrans plus lumineux. Le vrai défi technique revient à encoder une plage de luminosité aussi étendue dans un nombre limité de bits (généralement 10 ou 12). C'est tout l'enjeu des fonctions de transfert, et c'est là qu'interviennent les deux approches concurrentes que sont le PQ et le HLG.
Pour stocker une image, il faut convertir une luminance physique (lumière) en un code numérique. C'est le rôle de l'OETF (Opto-Electronic Transfer Function) à la prise de vue, et de l'EOTF (Electro-Optical Transfer Function) à l'affichage, qui fait l'inverse. En d'autres termes, l’EOTF c'est le code mathématique qui dit à l'écran : "Pour tel signal électrique, affiche telle intensité de lumière".
Mesure de la courbe EOTF d'un TV que vous retrouvez sur nos tests.
La clé est la perception non linéaire de l'œil : notre vision est plus sensible aux variations dans les zones sombres que dans les zones claires. Une fonction de transfert efficace alloue donc plus de data aux basses lumières, là où l'œil détecte le moindre écart, et moins aux hautes lumières, car l’oeil est moins sensible aux écarts de luminosité.