Perceptual Quantizer

La perceptual quantizer (PQ), publiée par le SMPTE sous le nom SMPTE ST 2084[1], est une fonction de transfert (en) qui permet l'affichage HDR en remplaçant la courbe gamma utilisée dans la SDR[2],[3],[4],[5]. Elle est capable de représenter des niveaux de luminance allant de 10000 cd/m2 (nits) au maximum à 0,0001 nits au minimum[2]. Elle a été développée par Dolby[6] et standardisée en 2014 par le SMPTE[1] et également en 2016 par l'UIT dans la Rec. 2100 (en)[7],[8]. L'ITU spécifie l'usage de PQ ou de HLG comme fonctions de transfert pour la TV-HDR[7]. PQ est la base des formats vidéo HDR (tels que Dolby Vision[2],[9], HDR10HDR10[10] et HDR10+ (en)[11]) et est également utilisée pour les formats d'images fixes HDR[12],[13]. PQ n'est pas rétro-compatible avec la fonction de transfert électro-optique (en) (EOTF) de la norme BT.1886 (en) (c'est-à-dire la courbe gamma de la SDR), tandis que HLG est compatible.

PQ est une fonction de transfert (en) non-linéaire basée sur la perception visuelle humaine des bandes de couleur (en) et est capable de ne pas produire de bandes visibles avec 12 bits[14]. Une fonction puissance (utilisée comme EOTF dans les applications SDR) étendue jusqu'à 10000 cd/m2 aurait nécessité 15 bits[14].

Détails techniques

La EOTF de PQ (fonction de transfert électro-optique (en)) est la suivante[7],[15] :

F D = E O T F [ E ′ ] = 10000 ( max [ ( E ′ 1 / m 2 − c 1 ) , 0 ] c 2 − c 3 ⋅ E ′ 1 / m 2 ) 1 / m 1 {\displaystyle F_{D}=EOTF[E']=10000\left({\frac {\max[(E'^{1/m_{2}}-c_{1}),0]}{c_{2}-c_{3}\cdot E'^{1/m_{2}}}}\right)^{1/m_{1}}}

La EOTF inverse de PQ est :

E ′ = E O T F − 1 [ F D ] = ( c 1 + c 2 ⋅ Y m 1 1 + c 3 ⋅ Y m 1 ) m 2 {\displaystyle E'=EOTF^{-1}[F_{D}]=\left({\frac {c_{1}+c_{2}\cdot Y^{m_{1}}}{1+c_{3}\cdot Y^{m_{1}}}}\right)^{m_{2}}}

où

  • E ′ {\displaystyle E'} est la valeur du signal non-linéaire, sur la plage [ 0 , 1 ] {\displaystyle \left[0,1\right]} .
  • F D {\displaystyle F_{D}} est la luminance affichée en cd/m2
  • Y = F D / 10000 {\displaystyle Y=F_{D}/10000} est la valeur linéaire normalisée affichée, sur la plage [0:1] (où Y = 1 {\displaystyle Y=1} représente la luminance maximale de 10000 cd/m2)
  • m 1 = 2610 16384 = 1305 8192 = 0.1593017578125 {\displaystyle m_{1}={\frac {2610}{16384}}={\frac {1305}{8192}}=0.1593017578125}
  • m 2 = 128 2523 4096 = 2523 32 = 78.84375 {\displaystyle m_{2}=128{\frac {2523}{4096}}={\frac {2523}{32}}=78.84375}
  • c 1 = 3424 4096 = 107 128 = 0.8359375 = c 3 − c 2 + 1 {\displaystyle c_{1}={\frac {3424}{4096}}={\frac {107}{128}}=0.8359375=c_{3}-c_{2}+1}
  • c 2 = 32 2413 4096 = 2413 128 = 18.8515625 {\displaystyle c_{2}=32{\frac {2413}{4096}}={\frac {2413}{128}}=18.8515625}
  • c 3 = 32 2392 4096 = 2392 128 = 18.6875 {\displaystyle c_{3}=32{\frac {2392}{4096}}={\frac {2392}{128}}=18.6875}

Voir aussi

Articles connexes

  • Fonctions de transfert en imagerie (en)
  • Télévision à grande gamme dynamique

Références

  1. ↑ a et b (en) « ST 2084:2014 » [archive du ], IEEE Xplore (ISBN 978-1-61482-829-7, DOI 10.5594/SMPTE.ST2084.2014, consulté le )
  2. ↑ a b et c (en) Dolby Laboratories, « Dolby Vision Whitepaper » [archive du ] (consulté le )
  3. ↑ (en) Gabriel Eilertsen, The high dynamic range imaging pipeline, Linköping University Electronic Press, , 30–31 p. (ISBN 9789176853023, lire en ligne [archive du ])
  4. ↑ Chris Tribbey, « HDR Special Report: SMPTE Standards Director: No HDR Format War, Yet » [archive du ], MESA, (consulté le )
  5. ↑ Bryant Frazer, « Colorist Stephen Nakamura on Grading Tomorrowland in HDR » [archive du ], studiodaily, (consulté le )
  6. ↑ Dolby, « Dolby Vision Whitepaper - An introduction to Dolby Vision » (consulté le )
  7. ↑ a b et c (en) « BT.2100 : Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange » [archive du ], International Telecommunication Union, (consulté le )
  8. ↑ (en) « ITU announces BT.2100 HDR TV standard » [archive du ], Rasmus Larsen, (consulté le )
  9. ↑ Dolby, « Dolby Vision Profiles and Levels Version 1.3.2 - Specification » [archive du ] (consulté le )
  10. ↑ Consumer Technology Association, « CEA Defines 'HDR Compatible' Displays » [archive du ], (consulté le )
  11. ↑ HDR10+ Technologies, LLC, « HDR10+ System Whitepaper », (consulté le )
  12. ↑ « AV1 Image File Format (AVIF) », sur aomediacodec.github.io (consulté le )
  13. ↑ « Canon EOS-1D X Mark III Review », sur The-Digital-Picture.com (consulté le )
  14. ↑ a et b Adam Wilt, « HPA Tech Retreat 2014 – Day 4 » [archive du ], DV Info Net, (consulté le )
  15. ↑ (en) « BT.2124 : Objective metric for the assessment of the potential visibility of colour differences in television », sur www.itu.int (consulté le )
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