Couleur, gamut et HDR

Le gamut : l’étendue des couleurs affichables

Un écran fabrique toutes ses couleurs en mélangeant trois primaires, un rouge, un vert et un bleu. Sur le diagramme de chromaticité, qui cartographie toutes les couleurs visibles par l’œil, les trois primaires forment un triangle : l’écran peut afficher les couleurs situées à l’intérieur, et aucune à l’extérieur. Ce triangle est son gamut.

Des normes définissent des triangles de référence, les espaces colorimétriques, pour qu’une image désigne partout les mêmes couleurs.

• Le sRGB, défini en 1996, est l’espace du web, des logiciels de bureautique, de la plupart des jeux et des photographies grand public. Toute image sans autre indication est supposée être en sRGB.
• Le DCI-P3 vient du cinéma numérique. Il étend le sRGB vers des rouges et des verts plus saturés, avec environ un quart de surface en plus. Sous le nom de Display P3, c’est l’espace des téléphones récents, des appareils Apple et de la vidéo HDR.
• L’Adobe RGB, de 1998, étend le sRGB vers les verts et les cyans pour couvrir les couleurs de l’impression en quadrichromie. C’est l’espace des photographes qui impriment.
• Le Rec. 2020 est le conteneur de la vidéo ultra-haute définition. Aucun moniteur ne le couvre entièrement ; c’est une cible plus qu’une spécification.

Les fiches techniques donnent la part d’un espace que l’écran peut afficher : « 99 % sRGB », « 95 % DCI-P3 ». Lisez la couverture, pas le « volume » ni la « surface relative » : un écran peut revendiquer « 125 % sRGB » parce que son triangle est globalement plus grand, tout en manquant une partie du sRGB lui-même.

Le piège du large gamut

Une valeur de couleur n’a pas de sens en elle-même. « Rouge 255 » veut dire « le rouge le plus saturé de l’espace pour lequel cette image a été créée ». Envoyée telle quelle à un écran à large gamut, elle devient le rouge le plus saturé de cet écran, bien plus vif que prévu. Les teintes de peau virent à l’orange, les logos flamboient, chaque photographie semble retouchée d’une main lourde.

La gestion des couleurs l’empêche : le système connaît le profil de l’écran et convertit chaque image de son espace vers celui de la dalle. macOS le fait pour tout l’affichage. Windows ne le fait que dans les applications qui s’en chargent (logiciels photo et vidéo, la plupart des navigateurs) ; le bureau, de nombreux jeux et bien des logiciels envoient leurs valeurs directement à la dalle.

Deux conclusions. Pour la bureautique, le web et le jeu, un écran limité au sRGB, ou un écran à large gamut doté d’un véritable mode sRGB qui bride ses primaires, affiche des couleurs correctes sans aucun réglage. Et un large gamut n’est un avantage que si votre travail l’exploite : vidéo en P3, photographies développées pour l’impression ou pour les téléphones récents.

La précision : le Delta E

Le Delta E (ΔE) mesure la distance entre la couleur demandée et la couleur affichée, dans un espace construit pour que des distances égales correspondent à des différences perçues égales. La formule actuelle est le ΔE 2000.

• ΔE inférieur à 1 : imperceptible, même côte à côte.
• ΔE entre 1 et 2 : perceptible par un œil exercé en comparaison directe.
• ΔE entre 2 et 4 : visible d’un coup d’œil sur des plages de couleur juxtaposées.
• ΔE supérieur à 5 : une couleur différente.

Les fabricants annoncent un « ΔE < 2 » moyen ; le maximum compte tout autant. Les moniteurs sérieux destinés à la couleur sont livrés avec un rapport de calibrage individuel, mesuré sur l’exemplaire qui se trouve dans le carton. Cette feuille de papier vaut plus que n’importe quel chiffre de la page produit.

La précision suppose deux autres conditions. Le point blanc doit être le D65, un blanc lumière du jour de 6500 K, et la courbe de transfert un gamma de 2,2 (ou la courbe sRGB) : ils déterminent la neutralité des gris et le contraste des tons moyens. Et l’uniformité compte : une dalle précise en son centre et plus sombre ou plus rose de 10 % dans un coin est inutilisable pour la retouche. Les moniteurs destinés au travail de la couleur intègrent une compensation d’uniformité.

La profondeur de couleur

Avec 8 bits par primaire, un écran distingue 256 niveaux de rouge, de vert et de bleu : 16,7 millions de couleurs. Avec 10 bits, 1024 niveaux : 1,07 milliard. La différence ne se voit pas dans les images ordinaires mais dans les dégradés, un ciel ou une ombre douce, où 8 bits peuvent produire des paliers visibles (effet de bandes, ou banding), surtout en HDR, dont la plage de luminosité plus étendue étire chaque palier.

Beaucoup de dalles « 10 bits » sont des dalles 8 bits avec tramage temporel (8 bits + FRC) : elles alternent rapidement deux niveaux voisins pour simuler le niveau intermédiaire. Le résultat est proche d’un vrai 10 bits et convient parfaitement en dehors des travaux d’étalonnage les plus exigeants.

Le calibrage

Tous les écrans dérivent : les rétroéclairages jaunissent, les diodes organiques vieillissent. Calibrer, c’est mesurer l’écran avec une sonde colorimétrique posée sur la dalle, le régler vers une cible (point blanc, gamma, luminosité), puis consigner ce qui reste de son comportement dans un profil qu’exploitent les logiciels gérant les couleurs.

Sur les moniteurs ordinaires, la correction est appliquée par la carte graphique, ce qui sacrifie quelques niveaux. Les moniteurs à calibrage matériel la stockent dans leur propre électronique, dans une table de 14 ou de 16 bits : aucun niveau n’est perdu et la correction suit l’écran d’un ordinateur à l’autre.

Une sonde coûte le prix d’un bon clavier. Elle est indispensable pour les tirages et les travaux de couleur rémunérés, superflue en bureautique : un moniteur IPS récent dans son mode sRGB est assez précis, dès la sortie du carton, pour tout le reste.

Le HDR : luminosité et contraste, pas couleur

Les contenus à grande plage dynamique (HDR, high dynamic range) encodent des hautes lumières bien plus intenses que le blanc du papier et des détails dans les ombres profondes. Les afficher correctement exige un écran capable de produire du très clair et du très sombre, simultanément et côte à côte : un pic de 600 à 1000 nits ou plus, et des noirs qui restent noirs juste à côté.

La certification DisplayHDR de la VESA classe les moniteurs par le nombre qui suit son nom, leur pic de luminosité en nits.

• Le DisplayHDR 400 exige 400 nits et aucune gradation locale. Un tel écran accepte un signal HDR et l’affiche avec le contraste d’un LCD ordinaire : l’image est souvent moins bonne qu’en mode standard. Ce n’est du HDR en aucun sens utile du terme.
• Le DisplayHDR 600 exige une forme de gradation, généralement quelques bandes verticales. L’effet est perceptible, avec des halos visibles.
• Les DisplayHDR 1000 et 1400 exigent une gradation locale dense, en pratique un rétroéclairage Mini-LED. C’est là que le HDR devient convaincant sur LCD.
• Le DisplayHDR True Black 400 à 600 est l’échelle de l’OLED : des pics modérés, mais des noirs parfaits, pixel par pixel. Dans une pièce peu éclairée, le résultat surpasse des LCD aux chiffres bien plus élevés.

Les formats HDR s’y superposent : le HDR10 est universel, Dolby Vision et HDR10+ ajustent le rendu scène par scène, le HLG sert à la télédiffusion. Pour le jeu et les films, le HDR sur un écran qui en est capable est spectaculaire. Pour le travail de bureau, il n’apporte rien, et le bureau de Windows en mode HDR paraît souvent délavé : laissez-le désactivé en dehors des contenus conçus pour lui.

Que rechercher, selon l’usage

• Bureautique, web, code : une couverture de 99 % du sRGB, rien de plus. Un large gamut est inutile sans mode sRGB.
• Photographie pour l’écran, graphisme : 99 % du sRGB et 95 % du DCI-P3, ΔE moyen inférieur à 2, rapport de calibrage, compensation d’uniformité.
• Photographie pour l’impression : 99 % de l’Adobe RGB, calibrage matériel, une casquette si la pièce est lumineuse.
• Vidéo : 98 % du DCI-P3, 10 bits ; pour l’étalonnage HDR, Mini-LED DisplayHDR 1000 ou OLED.
• Jeu : précision en sRGB avec un mode sRGB ; pour le HDR, OLED ou Mini-LED d’au moins mille zones.

La couleur dépend aussi de la dalle qui la produit : voir les types de dalles pour le contraste et les angles de vision de chaque technologie.