Alors que la résolution 4K gagne en popularité et remplace la HD dans nos maisons, les fabricants utilisent un vocabulaire marketing spécifique, notamment l’expression « mise à l’échelle Ultra HD » (UHD). Cependant, cette technique n’est pas une exclusivité, elle permet simplement aux téléviseurs 4K d’afficher des contenus vidéo de résolutions inférieures, telles que 1080p et 720p.
La mise à l’échelle, une fonction universelle des téléviseurs
La mise à l’échelle a pour but d’étendre un contenu de faible résolution pour qu’il remplisse entièrement l’écran de votre téléviseur. Sans cette fonctionnalité, une vidéo de basse résolution n’occuperait qu’une petite partie de l’écran. Il s’agit d’une caractéristique présente sur tous les écrans de télévision. Même les téléviseurs 1080p en bénéficiaient, pouvant afficher en plein écran un contenu 720p sur un écran 1080p.
La mise à l’échelle UHD est ce qui permet à votre téléviseur 4K de fonctionner avec n’importe quel contenu. Il peut prendre un contenu de résolution moindre et l’afficher sur l’ensemble de l’écran 4K.
Un contenu 1080p diffusé sur un écran 4K aura souvent une meilleure apparence que le même contenu sur un écran 1080p classique. Cependant, la mise à l’échelle n’est pas miraculeuse et ne permet pas d’obtenir la netteté d’une véritable image 4K native. Voici comment elle fonctionne.
Comprendre la résolution : physique et visuelle
Avant d’aborder la mise à l’échelle, il est essentiel de comprendre la notion de résolution d’image. De manière générale, une image ou une vidéo en haute résolution aura une apparence « meilleure » qu’une image ou une vidéo en basse résolution.
Cependant, il est important de distinguer la résolution physique de la résolution visuelle. Ces deux éléments interagissent pour produire une image de qualité et sont fondamentaux pour comprendre la mise à l’échelle. Nous allons également parler de la densité de pixels, mais de manière concise.
Résolution physique : Sur les spécifications techniques d’un téléviseur, la résolution physique est simplement appelée « résolution ». Il s’agit du nombre de pixels que contient un écran. Un téléviseur 4K comporte plus de pixels qu’un téléviseur 1080p, une image 4K étant quatre fois plus grande qu’une image 1080p. Tous les écrans 4K, quelle que soit leur taille, contiennent le même nombre de pixels. Bien que les téléviseurs avec une haute résolution physique puissent utiliser leurs pixels supplémentaires pour offrir plus de détails, ce n’est pas toujours le cas. La résolution physique est dépendante de la résolution visuelle.
Résolution visuelle: C’est pourquoi d’anciennes photos prises avec un appareil jetable peuvent parfois sembler plus agréables que les photos prises avec des appareils numériques plus récents et sophistiqués. Une image nette, avec une plage dynamique claire, possède une haute résolution visuelle. Parfois, les téléviseurs gâchent leur haute résolution physique en affichant des vidéos dont la résolution visuelle laisse à désirer, ce qui se traduit par des images floues et un mauvais contraste. Cela peut être la conséquence de la mise à l’échelle, nous y reviendrons dans un instant.
Densité de pixels: il s’agit du nombre de pixels par pouce sur un écran. Tous les écrans 4K contiennent le même nombre de pixels, mais sur des écrans 4K plus petits, ces pixels sont plus rapprochés, ce qui augmente leur densité. Un iPhone 4K, par exemple, a une densité de pixels plus élevée qu’un téléviseur 4K de 70 pouces. Nous mentionnons cela pour souligner que la taille de l’écran n’est pas équivalente à la résolution physique et que la densité de pixels ne définit pas la résolution physique de l’écran.
Maintenant que la différence entre résolution physique et visuelle est établie, abordons la mise à l’échelle.
La mise à l’échelle : un agrandissement de l’image
Chaque téléviseur est équipé d’algorithmes d’interpolation utilisés pour améliorer la qualité des images en basse résolution. Ces algorithmes ajoutent des pixels à l’image afin d’augmenter sa résolution. Mais pourquoi agrandir la résolution d’une image ?
Rappelez-vous que la résolution physique est définie par le nombre de pixels présents sur un écran et n’est pas liée à la taille physique de votre téléviseur. Un écran 1080p compte 2 073 600 pixels, alors qu’un écran 4K en possède 8 294 400. Si vous diffusez une vidéo 1080p sur un téléviseur 4K sans mise à l’échelle, elle n’occupera qu’un quart de l’écran.
Pour que l’image 1080p s’adapte à un écran 4K, le processus de mise à l’échelle doit lui ajouter environ 6 millions de pixels pour la transformer en image 4K. Ce processus s’appuie sur l’interpolation, une sorte de « devinette » améliorée.
La mise à l’échelle et la réduction de la résolution visuelle
Il existe plusieurs méthodes d’interpolation d’une image. La plus simple est l’interpolation du « plus proche voisin ». Dans cette technique, un algorithme ajoute une grille de pixels « vides » à une image, puis tente de déterminer la couleur de chaque pixel vide en se basant sur les quatre pixels voisins.
Par exemple, un pixel vide entouré de pixels blancs deviendra blanc, tandis qu’un pixel vide entouré de pixels blancs et bleus pourra devenir bleu clair. Bien que simple, ce processus génère souvent des artefacts numériques, des flous et des contours irréguliers. En d’autres termes, les images interpolées ont une faible résolution visuelle.
À gauche : image non modifiée. À droite : après l’interpolation du plus proche voisin.
Comparez ces deux images. Celle de gauche n’est pas modifiée, celle de droite est le résultat d’une interpolation par le plus proche voisin. Bien qu’elles aient la même résolution physique, l’image de droite a une apparence bien moins agréable. C’est ce qui se produit à plus petite échelle lorsque votre téléviseur 4K effectue une mise à l’échelle d’une image en utilisant cette technique.
Vous vous demandez peut-être : « Mais mon nouveau téléviseur 4K n’affiche jamais une image aussi mauvaise ! ». En fait, il n’utilise pas seulement l’interpolation du plus proche voisin, mais une combinaison de techniques d’interpolation.
La mise à l’échelle : une tentative d’amélioration de la résolution visuelle
L’interpolation du plus proche voisin est donc imparfaite, car elle ne tient pas compte de la résolution visuelle. C’est pourquoi les téléviseurs utilisent d’autres méthodes, comme l’interpolation bicubique (lissage) et l’interpolation bilinéaire (accentuation).
À gauche : exemple d’interpolation bilinéaire. À droite : exemple d’interpolation bicubique.
L’interpolation bicubique (lissage) attribue une couleur à chaque nouveau pixel en analysant ses 16 pixels voisins, ce qui produit une image plus « douce ». L’interpolation bilinéaire (accentuation) se contente d’analyser les deux pixels voisins les plus proches pour générer une image plus « nette ». En combinant ces méthodes, et en appliquant des filtres pour ajuster le contraste et la couleur, votre téléviseur peut créer une image sans perte notable de qualité visuelle.
L’interpolation reste une sorte de « devinette ». Même avec une bonne interpolation, certaines vidéos peuvent présenter des « images fantômes » après la mise à l’échelle, surtout si le téléviseur est de mauvaise qualité ou lorsque des images de très faible résolution (720p et moins) sont mises à l’échelle en 4K ou si les images sont affichées sur de très grands écrans avec une faible densité de pixels.
L’image ci-dessus n’est pas un exemple de mise à l’échelle effectuée par un téléviseur, mais plutôt un exemple de ce que donne la mise à l’échelle effectuée pour la sortie DVD HD de Buffy contre les vampires (tirée d’une vidéo du Passion du nerd). C’est un bon exemple (quoique extrême) de la façon dont une mauvaise interpolation peut nuire à une image. Non, Nicholas Brendon n’a pas un maquillage de vampire, c’est simplement l’effet de la mise à l’échelle.
Bien que tous les téléviseurs effectuent la mise à l’échelle, certains peuvent être dotés d’algorithmes plus performants, ce qui se traduit par une meilleure qualité d’image.
La mise à l’échelle : une nécessité souvent discrète
Malgré ses imperfections, la mise à l’échelle est bénéfique. C’est un processus qui se déroule généralement de manière fluide et permet d’afficher différents formats vidéo sur le même téléviseur. Est-ce parfait ? Bien sûr que non. C’est pourquoi certains puristes du cinéma et du jeu vidéo préfèrent les supports d’origine sur les anciens téléviseurs. Cependant, la mise à l’échelle n’est pas une cause d’enthousiasme ou d’inquiétude particulière.
Il est à noter que des formats vidéo 8K, 10K et 16K sont déjà pris en charge par certains appareils que nous utilisons au quotidien. Si la technologie de mise à l’échelle ne parvient pas à s’adapter à ces formats haute résolution, cela pourrait entraîner une perte de qualité plus importante que ce à quoi nous sommes habitués.
Les fabricants et les services de streaming n’ayant pas encore adopté massivement la 4K, il n’est peut-être pas nécessaire de se préoccuper de la 8K pour le moment.