Couleur, sous-échantillonnage chroma et HDR
La couleur d'un pixel doit être encodée, et les choix qui sous-tendent cet encodage déterminent à la fois la richesse de l'image et la bande passante qu'elle coûte. Le point de départ est l'espace colorimétrique — la gamme définie de couleurs qu'un signal est autorisé à représenter. La vidéo HD utilise l'ITU-R BT.709 ; l'UHD et les travaux à gamut étendu utilisent le BT.2020, bien plus vaste. Si l'on envoie un signal BT.2020 vers un afficheur qui attend du BT.709 sans le convertir, les couleurs ressortent fausses — désaturées et délavées, parce que les valeurs à large gamut sont comprimées dans les primaires plus étroites du BT.709 (le symptôme classique « le HDR paraît fade sur une chaîne SDR »). L'inverse — du BT.709 affiché comme du BT.2020 — sursature au contraire.
Vient ensuite le sous-échantillonnage de chrominance, une astucieuse économie fondée sur une particularité de la vision humaine : l'œil est bien plus sensible à la luminosité qu'aux détails fins de couleur. Ainsi, plutôt que de stocker la couleur complète pour chaque pixel, la vidéo conserve souvent la luminosité intégrale tout en partageant l'information de couleur entre pixels voisins. Le 4:4:4 conserve la couleur totalement intacte, le 4:2:2 divise par deux la résolution horizontale de couleur, et le 4:2:0 la divise par deux dans les deux directions — chaque étape réduisant les données sans que la plupart des spectateurs ne remarquent quoi que ce soit. Le coût n'apparaît que dans les détails colorés fins, ce qui explique précisément pourquoi le texte, les graphiques et le travail d'incrustation (chroma-key) réclament du 4:4:4 ou du 4:2:2 et justifient la bande passante supplémentaire.
La profondeur de bits est le troisième levier. Le 8 bits offre 256 niveaux par canal et le 10 bits en offre 1024, et ce sont ces niveaux supplémentaires qui empêchent un dégradé lisse comme un ciel dégagé de se briser en bandes visibles. Le HDR, la haute dynamique (high dynamic range), s'appuie sur le 10 bits et le gamut étendu pour transporter une plage de luminosité bien plus grande, encodée au travers de courbes de transfert telles que PQ (SMPTE ST 2084) ou HLG (BT.2100). Le fil conducteur qui traverse tout cela est désormais familier : chaque appareil de la chaîne doit s'accorder sur l'espace colorimétrique, le sous-échantillonnage, la profondeur de bits et la courbe HDR — et une conversion négligente entre eux est précisément l'endroit où la couleur dérape.
Accordez l'espace colorimétrique de bout en bout — un décalage fausse chaque teinte.