Lahaute définition (HD) désigne une classification de contenus (images, vidéo) et d'équipements de diffusion ayant unedéfinition d'au moins 1280 par 720 pixels (720p). Elle est l'évolution du formatSD (définition standard). Le terme HD s'étend à l'ensemble des techniquesaudiovisuelles numériques telles que leHDV (grand public), leHDCam, les écrans, la télévision (DVB-T,DVB-S,DVB-C), les supportsdisque Blu-ray,HD DVD, l'enregistrement multimédia surdisque dur, ainsi qu'au stockage de données informatiques. L'introduction de la Haute Définition marque une étape importante dans l'Histoire des techniques de télévision.
Les industriels considèrent qu'un équipement vidéo peut être qualifié HD dès lors qu'il traite ou exploite un signal vidéo dont la définition verticale (nombre de lignes) est supérieure à 720 points.
La HD nécessite des capacités techniques plus évoluées, à cause du flux et du volume bien plus importants des données à traiter, et de leur codage plus complexe (HDV,AVCHD). Par exemple, un filmDVD avec une définition de 576 lignes (codageMPEG-2PAL) exploite un volume moyen de 4 à 8 Go, alors qu'en Haute Définition, le même film, d'une définition plus que doublée, exploitera des fichiers pouvant atteindre 9 à 50 Go à lanormeMPEG-4, selon letaux de compression appliqué. La haute définition nécessite un écran compatible avec celle-ci.
Écran de projection montrant une image de télévision à haute définition.
1944 :René Barthélemy met au point un prototype de télévision haute définition à819 lignes. Pendant les années d'occupation, Barthélemy atteint 1 015 et même 1 042 lignes.
1948 : le standard d'émission en 819 lignes est adopté le à la suite du décret Mitterrand : image positive et modulation d'amplitude, les émissions commencent dans cette définition à la fin de 1949. La France envisageait à l'époque de ne diffuser qu'une seule chaîne sur le réseauVHF et l'immense bande passante (14 MHz) nécessaire aux 819 lignes était suffisante.
La normeCCIR625 lignes a permis de coloriser la télévision européenne à moindre coût, à partir de 1965 (1967 en France). Dès lors, cette définition de625 lignes est devenue la « définition standard » (ou SD) associée aux standards SÉCAM etPAL, la définition alternative étant le525 lignes, principalement associée au standard couleursNTSC.
Apparue dès la fin desannées 1980 auJapon avec la norme analogiqueMUSE(en), la télévision HD a été exploitée au début desannées 1990, toujours enanalogique, par la norme européenneHD Mac au format image16/9 et 1 250 lignes. Ces deux normes TVHD ont dû être exploitées exclusivement par satellite du fait de la grandeur de bande passante nécessaire aux signaux. À la même époque, plusieurs marques, dontPioneer,Sony etPanasonic, mettent sur le marché japonais des lecteursLaserDisc « Hi Vision ». Dans la foulée, une centaine de programmes seront commercialisés, dont 34 films ; les meilleurs résultats sont toutefois atteints par les documentaires directement filmés avec des caméras à haute définition, puis traités numériquement pour être adaptés à la normeMUSE. À la même époque, plusieurs magnétoscopes W-VHS sont également commercialisés au Japon parJVC.
Avec l'arrivée des normes numériques européennes, puis internationalesDigital Video Broadcasting etMPEG, les premières expérimentations de télédiffusion HD numérique par satellite sont réalisées en Europe, à partir de 1996. La normeDVB exploitant les formatsMPEG-2 est commercialement lancée par plusieurs ensembles dechaînes à péage par satellite, à partir de 1996, mais en basse définition. Ce n'est qu'avec l'introduction de latélévision numérique terrestre, à la fin desannées 2000, au Japon, aux États-Unis puis en Europe, que le formatMPEG-4, grâce à de meilleures performances que leMPEG-2, a permis que la HD soit captée via uneantenne TV de type « râteau ».
Changer la définition des téléviseurs, des supports vidéo et des moyens de télédiffusion engendre des surcoûts, tant pour le consommateur que pour les diffuseurs et opérateurs techniques. La Haute Définition apporte certaines améliorations et avantages sur des plans distincts.
Les progrès réalisés en matière de compression numérique vidéo et de techniques de retransmission permettent la télédiffusion de chaînes de télévision en haute définition et procurent au grand public une qualité d'image vidéo très supérieure pour l'enregistrement, le stockage, le montage, et les effets spéciaux.
Pour le grand public, les écrans plats ont longtemps représenté un coût élevé, pour n'afficher qu'une définition maximum réelle de 625 lignes. À partir de 2005, les écrans portant le labelHD Ready (label abandonné depuis) ont dû obligatoirement offrir une définition minimale de 720 lignes, soit deux fois plus de points que la télévision standard (SD). Toutefois, ces téléviseurs ne permettaient pas d'exploiter la pleine définition, sauf par l'adjonction à l'écran d'une source TVHD externe (récepteur satellite HD,xDSL TV HD, caméscope HD, etc.).
Les écrans au labelFull HD (ou1 080p) affichent une définition maximale de 1 080 lignes (soit 1 920 × 1 080 pixels rapport 16/9), soit cinq fois plus de points que la télévision standard (SD).
Tube cathodique ou CRT (technologie progressivement abandonnée), les plus grands écrans pour le grand public font environ 32 pouces.
DLP/DMD rétro et vidéoprojecteurs à troismatrices de micro-miroirs ou une matrice de micro-miroirs et une roue chromatique. (La technologie à une seule matrice tombe en désuétude, car la rémanence rétinienne provoque de désagréables effets d'arc en ciel chez certains usagers)
LCD, moniteurs anciennement privilégiés pour les tailles inférieures à 40 pouces, leurs performances s'accroissent et sont depuis 2009 au grand public, de tailles supérieures à celles des premières générations de moniteurs au plasma. Un LCD de 65 pouces est commercialisé à partir du au Japon[3]. Un 70 pouces est commercialisé en 2007[4]. L'écran 65 pouces le plus fin commercialisé en mesure 3,1 cm d'épaisseur[5]. L'écran 108 pouces est commercialisé à partir de fin à environ 66 400 euros[6].
Tri LCD (rétro et vidéoprojecteurs, la lumière traverse trois panneaux : rouge, bleu et vert)
Plasma progressivement abandonnée pour les petites tailles : ces moniteurs sont essentiellement privilégiés pour les tailles supérieures à 40 pouces, moins coûteux à taille équivalente aux écrans LCD[7],[8], ils ont plus decontraste que les LCD, mais une image fixe trop longue abîme l'écran et consomme plus d'énergie que l'écran LCD. L'écran 102 pouces est présenté lors duCES 2005[9]. L'écran3D 152 pouces d'environ 9 millions depoints est présenté lors duCES 2010[10].
SED/FED (technologie se rapprochant du CRT), deCanon etToshiba (rétro et vidéoprojecteurs, abandonnée).
OLED, le premier téléviseur de Sony « XEL-1 » fait 11 pouces[11] avec 960 × 540 points[11]. Il a 3 mm d'épaisseur, a un taux decontraste de1 000 000 : 1[11]. La production du modèle « XEL-1 » est stoppé depuis début 2010. L'XEL-1 est commercialisé à partir de[12] au Japon à environ 1 225 euros[12], commercialisé à partir de début auxÉtats-Unis à 2 500 dollars[13], commercialisé à partir de à environ 4 000 euros en France[11]. Un 31 pouces[14] est présenté début auCeBIT.
SXRD de Sony (rétro et vidéoprojecteurs, la lumière se reflète sur trois panneaux LCD, rouge, bleu et vert ; ils représentent le haut de gamme de la vidéoprojection grand public).
D-ILA /LCOS de JVC (rétro et vidéoprojecteurs, c'est une technologie proche de la précédente).
La valeur « 1 080 » représente le nombre réellement exploitable de lignes pour afficher une image vidéo sur un écran ou en projection. Le standard 1 125 lignes a été ainsi adapté à la transmissionnumérique.
UHD (4K) 2160p : 4 096 × 2 160 en progressif (environ 8,8 mégapixels pour une image)
Cependant un mode intermédiaire a vu le jour sous l'impulsion des diffuseurs, il s'agit du format 1080i dégradé en1 440 × 1 080 entrelacé à 50 hertz.
Jusqu'en,TDF émettait les programmes de laTNT HD dans ce mode. Depuis l'amélioration des techniques de compression (MPEG4) a permis de passer avantageusement au1 920 × 1 080 en conservant la même bande passante (trois chaines sur 8 MHz DVB-T ⇒ 24 Mbit).
La plupart des opérateursADSL diffusent en 1.080i dégradé pour permettre à un maximum d'utilisateurs d'accéder à la très haute définition.
Les autres diffuseurs européens (etNumericable enFrance) ne pratiquent pas (ou rarement) cette amputation de près de 518 000 pixels (480 × 1 080) et la différence de qualité avec le standard HD peut s'apprécier notablement sur des tailles supérieures ou égales à un mètre de diagonale car elle conduit à la formation de points rectangulaires que le téléviseur doit mettre à l'échelle (extrapolation) pour retrouver les points carrés de la norme1 920 × 1 080. Ceci conduit aussi à accentuer les phénomènes de saccades dans les mouvements ou l'apparition de traînages en plus de la perte de définition souvent accentuée par la présence de filtres avant la compression/diffusion ou mis en service par défaut sur les téléviseurs.
En 2010, auCES deLas Vegas, les premiers écrans et vidéoprojecteurs Très Haute Définition (2K) font leur apparition dans les salons d’électronique, cette définition était jusque-là réservée au cinéma[15]. Les premiers téléviseur Quad HDstéréoscopique sortent en Europe en, avec notamment un écran Toshiba qui coûte alors 8 000 euros[16].
À l'automne 2011, le processeurSamsungExynos 5250 (architecture ARM Cortex A15) à destination des tablettes, sorti en échantillon pour les développeurs et qui devrait sortir en masse dans la première moitié de 2012, permet de convertir en QFHD (4K2K) à 30 images par seconde[17]. Le processeur vidéoCedarX d'AllWinner Technology permettent également de décoder ce format, ainsi que leMT5396 deMediaTek, permettant de le décoder à 120 Hz.
FHD (Full High Definition), nommé abusivement 2K, à 1 920 × 1 080p, au rapport large 16/9. C'est 1,78 fois plus depixels que laHaute Définition (norme numérique TV H.D. à 1 280 × 720p, proche du 1K ⅓).
UWFHD (UltraWide Full High Definition) à 2 560 × 1 080p. Les anglophones utilisent le terme « Wide » signifiant « Large » pour élargir le rapport « large 16/9 » (1,78:1) au rapport « panoramique 21/9 » (2,33:1).
QHD (Quad High Definition), nommé à tort 4K, à 2 560 × 1 440p 16/9. C'est quatre fois plus depixels (d'où l'appellation Quadruple) que la norme numérique TV H.D. à 1 280 × 720p.
UWQHD (UltraWide Quad High Definition) à 3 440 × 1 440p. Rapport panoramique 21/9. « uuwQHD » à 5 120 × 1 440, rapport 32/9.
UHD ou UHD-1 (Ultra Haute Définition) nommé abusivement4K, à 3 840 × 2 160 pixels, 16/9. C'est 4 fois plus de pixels que la Très Haute Définition 1080p (proche du Cinéma 2K à 2 048 × 1 080).
UWUHD (UltraWide Ultra Haute Définition) ou WUHD à 5 040 × 2 160p. Rapport panoramique 21/9. « 5K uw » à 5 120 × 2 160, rapport 64/27.
FUHD ou UHD-2 (Full Ultra Haute Définition) nommé abusivement8K, à 7 680 × 4 320p 16/9. C'est quatre fois plus de pixels que l'Ultra Haute Définition 2160p (proche du Cinéma 4K à 4 096 × 2 160).
UWFUHD (UltraWide Full Ultra Haute Définition) ou WFUHD à 10 080 × 4 320p. Rapport panoramique 21/9.
HHD ou UHD-3 (Hyper Haute Définition) nommé abusivement16K, à 15 360 × 8 640p 16/9. C'est quatre fois plus de pixels que l'UHD-2 à 4 320p (proche du Cinéma 8K à 8 192 × 4 320).
En considérant que lepouvoir séparateur de l'œil est de uneminute d'arc (0°01′), la distance idéale pour regarder untéléviseur classique 4/3 (576 lignes et 720 pixels par ligne) est d'environ quatre fois la diagonale de l'écran (soit une distance de 2 mètres pour untéléviseur de 50 centimètres de diagonale) ; pour un 16/9, la distance idéale est d'environ trois fois la diagonale.
En 2009, de nombreux téléviseurs pour le grand public dépassent le mètre de diagonale. La surface d'affichage plus importante par rapport autube cathodique s'accompagne d'une hausse du nombre depoints afin de percevoir une image de qualité.
Depuis,Canal+ diffuse un programme démo HD qui est devenu une offre régulière depuis 2006.
Depuis début 2006,TPS diffuse des programmes HD sur les chaînes TPSStar (en permanence), TF1 etM6 (ponctuellement).
L'opérateur de satellitesAstra diffuse aussi un canal de démonstration HD.
Le satelliteHot-Bird diffuse un programme test du HD Forum, consortium de firmes autour du concept HD.
LaTNT HD émet onze chaînes en haute-définition (dont une semi-gratuite) depuis le, dont les cinq premières lancées le.
Depuis, la TNT HD se généralise à la norme MPEG4 qui permet de diffuser une grande majorité des chaînes existantes en HD. Cependant le manque de fréquences et la norme de diffusion ne permettent pas d'exploiter la haute définition avec des débits dignes de la certification HD.
En 2009,SFR diffuse quelqueschaines en 1 280 × 720 pixels par internet à l'aide d'undécodeurTV. La qualité est bonne grâce à une compression moyenne. En effet, le débit du1 280 × 720 est de 6,1 Mbit/s[18]. Le débit standard duMPEG-2 utilisé pour lesDVD (768 × 576) est de 5,22 Mbit/s soit 120 minutes pour 4,70 Go.
LeBlu-ray à la vitesse « 1× » a un débit de 36 Mbit/s[19], ce qui permet d'obtenir une très bonne qualité en 1 920 × 1 080 pixels.
Les pellicules cinématographiques comme leformat 35 mm ou70 mm, quand elles sont scannées en numérique, peuvent donner selon leurs états un « équivalent » de définition 2K, 4K, voire plus[20].
Les cadences d'images peuvent être en mode progressif (p) ou entrelacé (i) ; le mode entrelacé est issu historiquement de la diffusion d'images destinées aux tube cathodiques, et permet de donner l'impression visuelle d'une grande fluidité dans le mouvement tout en contenant le débit. Le progressif, lui, offre une pleine définition de l'image.
Il existe ensuite en HD plusieurs vitesses de défilement d'images :
24p : 23,976 images pleines par seconde, dans l'industrie du cinéma ;
25p : 25 images pleines par seconde, pour les normes de télévisionPAL etSECAM, principalement en Europe ;
30p : 29,97 images pleines par seconde, la norme de télévisionNTSC, principalement aux États-Unis et au Japon ;
50i : 50 demi-images par seconde, pour la normePAL[21] ;
60i : 59,94 demi-images par seconde, pour la norme de télévision « NTSC[21] ».
Depuisla mise à jour[Quand ?] de l'AVCHD en 2.0, les cadences 50p et 60p ont doublé le nombre d'images pleines par seconde pour améliorer la fluidité.
Fin 2008, les fabricants ont dû se plier à la décision de l'EICTA. Depuis le, en raison d'une grande confusion, les logos « HD Ready », « HD Ready 1080p » et « Full HD » sont définitivement abandonnés et doivent être supprimés des références commerciales. Subsistent les logosHD TV etHD TV 1080p.
Plusieurs constructeurs sont engagés dans une « guerre des normes », où chaque groupement veut imposer sa technologie pour permettre la transmission de flux vidéo en Haute Définition sans fil. Ces technologies concurrentes sont :
WirelessHD (soutenu par Intel, Panasonic, LG Electronics, NEC, Toshiba, Samsung et Sony)
WHDI(en) (soutenu par Broadcom, Hitachi, Motorola, Samsung, et Sharp)
WiGig (soutenu par Broadcom, Cisco, Dell, Intel, Microsoft, NEC, Nvidia, Nokia et Samsung)[23]
Les dalles 1 920 × 1 080 pixels furent appelées un tempsFull HD et ont la compatibilité 1080p dès lors par simplification marketing le 1080p fut appeléFull HD.
1080~50i, 1080–25p/50p et 720–50p/25p délivrent de 103 à 24 millions de points par seconde :
1 920 × 1 080 × 50 ≈ 103 000 000 points par seconde ;
1 920 × 1 080 × 25 = 51 840 000 points par seconde ;
1 920 × 540 × 50 = 51 840 000 points par seconde ;
1 280 × 720 × 50 = 46 080 000 points par seconde ;
1 280 × 720 × 25 = 23 040 000 points par seconde.
Les dalles LCD/Plasma n'ont qu'une restitution progressive ; quel que soit le signal, elles vont afficher du P, en 1 920 × 1 080 pour lesFull HD et en1366 × 768 (ou autre) pour les dallesHD Ready.
Le film est légèrement accéléré pour passer de 24 à 25 images par seconde (un film cinéma de2 h durera1 h 56). On appelle ça unTélécinéma 2:2pulldown.
Dans le cas d'une diffusion en 1 080i (ou 1 080 50i), chaque image est coupée en deux parties (entrelacées). Puis, chacune de ces demi-images est envoyée tous les 1/50 de seconde ; le téléviseur va attendre que les deux parties de l'image arrivent puis va reconstituer l'image. Dans ce cas précis le résultat sur une dalle LCD /plasma du 1.080i50 est strictement identique au 1 080p25. On appelle cela du PsF (1.080PsF).
Conclusion : le 1 080p est dans ce cas supérieur au 1 080i du fait d'une moindre compression sur le support qui l'emploie (BD /HD DVD vsTNT HD, câble, satellite). Néanmoins, du 1 080i codé au mêmebitrate aurait les mêmes résultats visuels. C'est un raccourcimarketing visant à faire comprendre que le Blu-ray a une image réellement supérieure à la TNT HD.
Le 1 080 / 60i :En zoneNTSC tout est bien plus complexe, on applique unTélécinéma 2:3pulldown. On a 23,976 images par seconde dont2 / 5 sont composées detrames d'images différentes.Par exemple, pour quatre images cinéma consécutives (numérotées de 1 à 4), sera transmise une séquence de ce type :
1i - 1p - 2i - 2p - 2i - 3p - 3i - 4p - 4i - 4p
Si l'on regroupe chaque couple trame impaire / trame paire, nous obtenons cinq images entrelacées :
(1i-1p) (2i-2p) (2i-3p) (3i-4p) (4i-4p)
Trois trames représentent des images, les deux autres représentent deux moitiés d'image différentes ce qui devrait poser un problème sur lesLCD à affichage progressif. Néanmoins la plupart sont capables d'extraire les quatre images originales de cette série d'images et de les restituer alors à la cadence de 23,976 images par seconde très proches de la cadence cinéma.
Dans le cas d'une image nécessitant une plus grande fluidité (jeux vidéo, sport…)
Les 50 images par seconde1920 × 540 (1920 points, 540 lignes d'une demi image ; 50 trames ou 25 images) ou1280 × 720 vont être redimensionnées pour donner du1920 × 1080 sur une dalleFull HD(1366 × 768 sur une dalleHD Ready). Les meilleurs téléviseurs vont se servir des images précédentes et suivantes pour fournir du détail supplémentaire. Les moins bons téléviseurs vont simplement redimensionner image par image (n'ajoutant alors pas de détail).
Au niveau de la fluidité, on a 50 images par seconde (ce qui est important en cas notamment de retransmission sportive).
Dans ce cas là d'ailleurs, le 720 / 50p donne de meilleurs résultats visuels ne subissant pas d'artéfact de désentrelacement.
Une source 1080 / 50p aurait une définition deux fois plus élevée que le 1080 / 50i. Ce format est depuis la mise à jour de l'AVCHD disponible sur de nombreux caméscopes et appareil photos grand public, et leBlu-ray désormais capable de le supporter.