Alors que la 4K remplace la HD dans nos foyers, les fabricants dévoilent un jargon marketing intéressant, comme «l’Ultra HD upscaling» (UHD). Mais la mise à l’échelle n’est pas une caractéristique unique – elle permet simplement aux téléviseurs 4K de fonctionner avec des formats vidéo de résolution inférieure, comme 1080p et 720p.
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Tous les téléviseurs ont une mise à l’échelle
La mise à l’échelle signifie que le contenu basse résolution remplira tout votre écran de télévision. Sans cela, une vidéo basse résolution occupe moins de la moitié de l’espace d’écran. C’est une caractéristique typique de tous les téléviseurs. Même les téléviseurs 1080p l’avaient: ils pouvaient améliorer le contenu 720p et l’afficher en mode plein écran sur un écran 1080p.
L’upscaling UHD est ce qui fait que votre téléviseur 4K fonctionne comme n’importe quel autre. Il peut prendre du contenu de résolution inférieure et l’afficher sur tout l’écran 4K.
Le contenu 1080p sur un écran 4K est souvent meilleur que le contenu 1080p sur un écran 1080p normal. Mais la mise à l’échelle n’est pas magique: vous n’obtiendrez pas l’image nette que vous obtiendriez d’un véritable contenu 4K natif. Voici comment ça fonctionne.
La résolution existe au niveau physique et visuel
Avant de passer à la mise à l’échelle, nous devons comprendre le concept de résolution d’image. En un coup d’œil, c’est un concept relativement simple. Une image ou une vidéo avec une haute résolution semble «meilleure» qu’une image ou une vidéo avec une basse résolution.
Cependant, nous avons tendance à oublier certains aspects clés, à savoir la différence entre la résolution physique et la résolution optique. Ces aspects fonctionnent ensemble pour créer une bonne image, et ils sont la base pour comprendre l’upscaling. Nous allons également couvrir la densité de pixels – mais ne vous inquiétez pas – nous allons garder les choses courtes et douces.
Résolution physique: sur la fiche technique d’un téléviseur, la résolution physique est simplement appelée «résolution». C’est le nombre de pixels sur un écran. Un téléviseur 4K a plus de pixels qu’un téléviseur 1080p, et une image 4K est quatre fois plus grande qu’une image 1080p. Tous les écrans 4K, quelle que soit leur taille, contiennent le même nombre de pixels. Alors que les téléviseurs avec une résolution physique élevée peuvent utiliser leurs pixels supplémentaires pour offrir des détails supplémentaires, cela ne fonctionne pas toujours de cette façon. La résolution physique est à la merci de la résolution optique.
Résolution optique: C’est pourquoi vos anciennes photos d’appareils photo jetables sont plus belles que les photos d’appareils photo numériques sophistiquées de votre ami prétentieux. Lorsqu’une photo est nette et a une plage dynamique claire, elle a une résolution optique élevée. Les téléviseurs gaspillent parfois leur haute résolution physique en affichant des vidéos avec une résolution optique merdique. Cela conduit à des images et un contraste flous. Parfois, c’est le résultat d’une mise à l’échelle, mais nous y reviendrons dans une minute.
Densité de pixel: nombre de pixels par pouce sur un écran. Tous les écrans 4K contiennent la même quantité de pixels, mais sur les écrans 4K plus petits, les pixels sont plus proches les uns des autres, ils ont donc une densité de pixels élevée. Un iPhone 4K, par exemple, a une densité de pixels plus élevée qu’un téléviseur 4K de 70 pouces. Nous mentionnons cela pour renforcer l’idée que la taille de l’écran n’est pas la même chose que la résolution physique et que la densité de pixels d’un écran ne définit pas sa résolution physique.
Maintenant que nous sommes tous au courant de la différence entre la résolution physique et optique, il est temps de passer à la mise à l’échelle.
La mise à l’échelle rend une image « plus grande »
Chaque téléviseur contient un tas d’algorithmes d’interpolation, qui sont utilisés pour améliorer les images à basse résolution. Ces algorithmes ajoutent effectivement des pixels à une image pour augmenter leur résolution. Mais pourquoi auriez-vous besoin d’augmenter la résolution d’une image?
N’oubliez pas que la résolution physique est définie par le nombre de pixels sur un écran. Cela n’a rien à voir avec la taille réelle de votre téléviseur. Un écran de télévision 1080p ne comprend que 2 073 600 pixels, tandis qu’un écran 4K en a 8 294 400. Si vous affichez une vidéo 1080p sur un téléviseur 4K sans mise à l’échelle, la vidéo ne prendra qu’un quart de l’écran.
Pour qu’une image 1080p s’adapte à un écran 4K, elle doit gagner 6 millions de pixels grâce au processus de mise à l’échelle (à ce stade, elle deviendra une image 4K). Cependant, la mise à l’échelle repose sur un processus appelé interpolation, qui n’est en réalité qu’un jeu de devinettes glorifié.
La mise à l’échelle réduit la résolution optique
Il existe plusieurs façons d’interpoler une image. La plus élémentaire est l’interpolation du «plus proche voisin». Pour effectuer ce processus, un algorithme ajoute un maillage de pixels «vierges» à une image, puis devine la valeur de couleur de chaque pixel vide en regardant ses quatre pixels voisins.
Par exemple, un pixel vide entouré de pixels blancs deviendra blanc; alors qu’un pixel vide entouré de pixels blancs et bleus peut sortir en bleu clair. C’est un processus simple, mais il laisse beaucoup d’artefacts numériques, de flou et de contours accidentés dans une image. En d’autres termes, les images interpolées ont une mauvaise résolution optique.
À gauche: image non modifiée. Droite: après l’interpolation du plus proche voisin.
Comparez ces deux images. Celui de gauche n’est pas édité et celui de droite est victime du processus d’interpolation du voisin le plus proche. L’image de droite a l’air terrible, même si c’est la même résolution physique que celle de gauche. Cela se produit à petite échelle chaque fois que votre téléviseur 4K utilise l’interpolation du voisin le plus proche pour mettre à l’échelle une image.
«Attendez une minute», pourriez-vous dire. «Mon nouveau téléviseur 4K ne ressemble en rien à ça!» Eh bien, c’est parce qu’il ne repose pas entièrement sur l’interpolation du plus proche voisin – il utilise un mélange de méthodes pour mettre à l’échelle les images.
Upscaling tente de s’attaquer à la résolution optique, trop
D’accord, l’interpolation du voisin le plus proche est donc défectueuse. C’est une méthode de force brute pour augmenter la résolution d’une image qui ne prend pas en compte la résolution optique. C’est pourquoi les téléviseurs utilisent deux autres formes d’interpolation à côté de l’interpolation du plus proche voisin. Celles-ci sont appelées interpolation bicubique (lissage) et interpolation bilinéaire (accentuation).
À gauche: un exemple d’interpolation bilinéaire. À droite: un exemple d’interpolation bicubique.
Avec l’interpolation bicubique (lissage), chaque pixel ajouté à une image regarde ses 16 pixels voisins pour prendre une couleur. Cela donne une image résolument «douce». D’autre part, l’interpolation bilinéaire (accentuation) ne regarde que ses deux voisins les plus proches et produit une image «nette». En mélangeant ces méthodes et en appliquant des filtres pour le contraste et la couleur, votre téléviseur peut générer une image sans perte notable de qualité optique.
Bien sûr, l’interpolation est toujours un jeu de devinettes. Même avec une interpolation appropriée, certaines vidéos peuvent prendre des «images fantômes» après avoir été mises à l’échelle, en particulier si votre téléviseur bon marché est nul lors de la mise à l’échelle. Ces artefacts deviennent également plus apparents lorsque des images de très faible qualité (720p et moins) sont mises à l’échelle à une résolution 4K, ou lorsque les images sont mises à l’échelle sur des téléviseurs incroyablement grands avec une faible densité de pixels.
L’image ci-dessus n’est pas un exemple de conversion ascendante à partir d’un téléviseur. Au lieu de cela, il s’agit d’un exemple de la mise à l’échelle effectuée pour la sortie du DVD HD Buffy The Vampire Slayer (tiré d’un essai vidéo de Passion du nerd). C’est un bon exemple (quoique extrême) de la façon dont une mauvaise interpolation peut ruiner une image. Non, Nicholas Brendon ne porte pas de maquillage de vampire cireux, c’est exactement ce qui est arrivé à son visage pendant le processus de mise à l’échelle.
Bien que tous les téléviseurs offrent une mise à l’échelle, certains peuvent avoir de meilleurs algorithmes de mise à l’échelle que d’autres, ce qui se traduit par une meilleure image.
La mise à l’échelle est nécessaire et rarement perceptible
Même avec tous ses défauts, la mise à l’échelle est une bonne chose. C’est un processus qui se déroule généralement sans accroc et vous permet de regarder une variété de 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 profiter de l’art ancien sur son support prévu: les téléviseurs à l’ancienne. Mais, pour le moment, la mise à l’échelle n’est pas quelque chose qui suscite trop d’enthousiasme. Ce n’est pas non plus quelque chose de trop contrarié.
Il convient de mentionner que les formats vidéo 8K, 10K et 16K sont déjà pris en charge par certains des matériels que nous utilisons quotidiennement. Si la technologie de mise à l’échelle ne parvient pas à rattraper ces formats haute résolution, il est possible que cela entraîne une perte de qualité beaucoup plus importante que ce à quoi nous sommes habitués.
Étant donné que les fabricants et les services de streaming traînent toujours les pieds vers la 4K, nous ne devrions peut-être pas nous soucier de la 8K pour le moment.