Brevet FR3056870A1 — publié le 20180330

PROCÉDÉ NUMÉRIQUE DE DIFFUSION D'UN FILM POUR LA PROJECTION EN SALLE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé numérique de traitement d'image et de projection pour la diffusion en salle de cinéma. Elle concerne en particulier des étapes comprenant un étalonnage des séquences d'images, une encapsulation desdites séquences avec des métadonnées et la projection du film. ART ANTÉRIEUR Après avoir longtemps utilisé le support de pellicule argentique depuis la prise de vue jusqu'à la projection en salle, l'activité du cinéma est passée maintenant entièrement au format numérique, ce qui nécessite des techniques spécifiques pour la maîtrise de la restitution des images, au niveau de l'équilibre des couleurs, du contraste et de la luminosité. Les systèmes de projection convertissent un signal représentant un niveau dit électrique en une intensité lumineuse. Dans les projecteurs numériques modernes, ceci est réalisé par exemple par un système de micro-miroirs pilotés qui renvoient une source de lumière vers l'écran ou ailleurs. La puissance renvoyée est modulée par la durée de renvoi de la lumière vers l'écran. La différence perceptible par l'oeil humain entre deux niveaux d'éclairement est fonction de l'intensité lumineuse et n'évolue pas linéairement en fonction de cette intensité. A titre d'exemple, à une puissance d'éclairement de 100 cd/m2, la perception de seuil est de l'ordre 1%, 1cd/m2, alors qu'à un niveau d'éclairement de 0,01 cd/m2, elle est de 10%, soit 0,001 cd/m2. Un codage linéaire nécessiterait d'encoder au pas le plus faible, par exemple à 0,001 cd/m2, ce qui sur une échelle jusqu'à 100 cd/m2 nécessiterait 105 valeurs, soit un 3056870 2 codage sur 17 bits. Aussi, on a choisi d'encoder le signal numérique représentant la puissance lumineuse à projeter en appliquant une conversion d'encodage et de restituer la puissance lumineuse au niveau du projecteur par une fonction inverse réalisant une fonction de décodage. La fonction d'encodage la plus 5 courante est une fonction puissance avec un facteur 1/y, suivie par une fonction de décodage avec une fonction puissance de facteur y. Ce facteur est supérieur à un de façon à privilégier les nuances dans les basses valeurs de luminosité. On atteint une qualité correcte avec 12 bits d'encodage par couleur en cinéma numérique. 10 La préparation de la distribution d'un film passe par une étape d'étalonnage, qui consiste à partir des séquences filmées, à ajuster les intensités de chacune des trois couleurs utilisées pour la projection afin de restituer une image dont les équilibres de couleurs et d'intensité sont en accord avec l'intention artistique de l'auteur. 15 Après l'étape d'étalonnage, on obtient un master source numérique, dési- gnée sous le nom de DSM pour « Digital Source Master ». L'ensemble des informations nécessaires à la projection sont regroupées dans une étape d'encapsulation pour fournir un paquet de transport DCP (Digital Cinema Package) qui repose sur une structure de fichier MXF (Material eXchange Format) et 20 un système de chiffrement basé sur des clefs privées et publiques pour des serveurs de projection. Ce paquet est fourni aux salles de cinéma où il est lu par le système de projection. La recommandation DCI (Digital Cinema Initiative), depuis normalisée par la SMPTE, définit les caractéristiques d'un projecteur certifié DCI et les condi- tions de projection. Le projecteur doit avoir un rapport de contraste de 2000 pour 1 (2000 :1) et le point blanc est défini en salle à une valeur 48 candelas par mètre carré (cd/m2), soit 14 foot Lamberts (fL). La courbe d'encodage est basée sur une fonction puissance de valeur 1/2,6 pour l'encodage. La restitution suit une courbe en puissance de 2,6. Ces conditions de projection ne permettent pas actuellement de restituer 3056870 3 des images avec une haute dynamique, c'est-à-dire avec un contraste supérieur à 2000 pour 1. Le document US 9,288,499 B2 propose une méthode d'encodage et de décodage du master source permettant de conserver une haute dynamique. 5 Cependant, il est nécessaire que le système de projection soit équipé d'un programme de décodage adapté à cet encodage. OBJECTIFS DE L'INVENTION L'invention vise à fournir un procédé numérique de diffusion d'un film pour 10 la projection en salle de cinéma permettant de préserver une haute dynamique d'image, sans pour autant nécessiter de modifications importantes au système de projection défini par les normes actuelles. DESCRIPTION DE L'INVENTION 15 Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé numérique de diffusion d'un film selon lequel on procède à une étape d'étalonnage dans laquelle on effectue un traitement de rendu de séquences d'images adapté à un modèle de projecteur prédéterminé, une étape d'encapsulation dans laquelle les séquences d'images sont complétées avec des métadonnées pour former 20 une copie numérique et une étape de projection dans laquelle la copie numé- rique est projetée par un système de projection sur un écran, caractérisé en ce que, à l'étape d'encapsulation, on intègre dans les métadonnées une donnée indiquant que l'étalonnage a été réalisé selon un procédé à haute dynamique, le système de projection lisant ladite donnée et sélectionnant en conséquence 25 un premier facteur d'amplification lumineuse pour un procédé standard ou un deuxième facteur d'amplification lumineuse pour le procédé à haute dynamique, le deuxième facteur étant supérieur au premier facteur. 3056870 4 Le procédé selon l'invention intervient sur deux étapes de la diffusion du film. A l'étape d'étalonnage, l'encodage des couleurs est réalisé en prenant en compte le niveau de luminosité qui sera utilisé pour la projection afin de respecter l'intention artistique du réalisateur. En effet la projection d'un film 5 fabriqué pour une projection standard sur un système de projection avec un facteur d'amplification pour la haute dynamique donnerait des couleurs trop brillantes et une image trop claire. L'étalonnage spécifique maintient un niveau de luminance global comparable à la version classique mais utilise la luminosité supplémentaire pour souligner les détails et rendre plus saturé au besoin 10 certaines parties de l'image : les détails fins comme les cheveux peuvent être restitués avec plus de précision, les effets d'explosions ou de rayons lumineux peuvent être plus spectaculaires. Ceci peut être obtenu en utilisant le matériel existant, par la modification du système de projection pour qu'il mette en oeuvre le procédé et effectuer la projection avec le niveau de luminosité requis. 15 Selon une caractéristique préférentielle, le deuxième facteur est supérieur à 1,5 fois le premier facteur, de préférence à 2 fois le premier facteur. Selon une disposition particulière, on règle le système de projection pour qu'un point blanc correspondant au maximum de puissance lumineuse soit à une valeur supérieure ou égale à 100 cd/m2. Selon la distance du projecteur à 20 l'écran et son niveau de puissance, il peut être nécessaire de compléter le sys- tème de projection avec un ou plusieurs projecteurs pour atteindre la puissance lumineuse requise, comme déjà connu en soi dans le domaine de la projection numérique. De manière préférentielle, on projette le film dans une salle dont les surfaces 25 sont traitées en noir. On limite ainsi les réflexions vers l'écran, ce qui permet d'obtenir des noirs plus profonds, et donc d'augmenter le contraste perçu. On est ainsi capable de restituer des images avec un fort contraste. De préférence, on projette le film avec un projecteur dont les performances permettent un contraste inter-images d'au moins 6000 :1. Malgré l'augmenta- 30 tion du niveau maximal de luminance, on respecte la profondeur des noirs. Le 3056870 5 contraste inter-images est défini par le niveau de luminance entre deux images successives, entre une image complètement blanche et une image complètement noire, avec un colorimètre pointé vers le centre. De meilleurs résultats sont obtenus encore lorsqu'on projette le film avec 5 un projecteur dont les performances permettent un contraste inter-images d'au moins 7000 :1. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Pour une meilleure compréhension de l'invention, il est fait référence à la 10 description qui suit et aux dessins annexés, parmi lesquels : p. la figure 1 est une vue schématique d'un procédé de diffusion d'un film conforme à l'invention p. la figure 2 est une vue schématique d'un projecteur selon l'invention ; p. la figure 3 est une mire servant pour le calcul théorique justifiant l'effet 15 de l'invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Dans un exemple d'utilisation du procédé selon l'invention, le flux de travail est conforme aux recommandations ACES (Academy Color Encoding System). 20 La figure 1 montre un schéma de ce flux préconisé par ces recommandations et qui est utilisé dans l'invention. Selon ce schéma, les données issues de l'appareil de prise de vue peuvent subir une transformation d'entrée 1 dite IDT (Input Device Transform) pour convertir les couleurs dans un espace de couleur normalisé et les fournir à un 25 espace ACES 2. Cette conversion tient compte du comportement de l'appareil de prise de vue ainsi que par exemple de l'éclairage, selon qu'il soit naturel ou artificiel, et selon la technologie d'éclairage. 3056870 6 L'espace ACES 2 permet de réaliser la post-production du film, incluant le montage et de grandes variétés de traitements. Le résultat est ensuite traité dans un flux 3 qui comprend une étape d'éta- lonnage 31 qui peut comprendre une part de traitement global de séquence du 5 film par des filtres LMT (Look Modification Transform) et/ou une part d'un traitement localisé de zones d'image, le tout sous le contrôle d'un coloriste. Le résultat est pris dans un traitement de rendu qui comprend un premier étage de rendu généraliste 311 RRT (Reference Rendered Transform) afin de produire un master numérique source et une deuxième étape de rendu spécifique 10 312 ODT (Output Device Transform) pour adapter les images à l'appareil qui réalisera la projection. Pendant le travail du coloriste, l'étape de rendu spécifique est adaptée à un moniteur ou à un projecteur qu'utilise le coloriste pour apprécier le résultat. Après une étape d'encapsulation, non représentée, dans laquelle on reçoit la sortie de l'étape de rendu spécifique adaptée au projecteur 15 auquel on destine le film, on obtient la copie numérique qui sera livrée à la salle de projection pour y être projetée. Pendant l'étape d'encapsulation, selon l'invention, on intègre une donnée indiquant que l'étalonnage a été réalisé selon un procédé à haute dynamique. Les étapes de rendu spécifique, que ce soit pour le moniteur ou pour la projection en salle selon le procédé de l'invention, 20 sont adaptées au procédé. Comme le montre la figure 2, le système de projection 4 comporte une entrée 40 pour recevoir la copie numérique DCP, un bloc de lecture 41 pour déchiffrer les données, extraire les métadonnées et les données des images. Le dispositif comporte une source de lumière 42 et une unité de modulation 43 tel 25 qu'un système de micro-miroirs pour former l'image à projeter sur l'écran 44 à partir de la source de lumière 42. Les données des images sont transmises au système de micro-miroirs 43. Un bloc de sélection 45 reçoit les métadonnées et pilote l'intensité de la source de lumière 42 en fonction de celles-ci. Le système de projection 4 reçoit la copie numérique DCP sur l'entrée, 40 30 déchiffre la copie, lit les métadonnées, et les envoie vers le bloc de sélection 3056870 7 45. Le bloc de sélection 45 détermine si la donnée indiquant que l'étalonnage a été réalisé selon un procédé à haute dynamique est présente. En cas d'absence de cette métadonnée, l'intensité lumineuse est ajustée à un niveau standard. Dans le cas de présence de la métadonnée de haute dynamique, le système 5 de projection 4 applique un réglage de la source de lumière 42 pour que la puissance surfacique du point le plus lumineux soit multipliée par un facteur supérieur à 2 par rapport au réglage standard. Alternativement, la puissance de la source de lumière 42 n'est pas réglable et l'ajustage du niveau de puissance lumineuse est réalisé au niveau du système de micro-miroirs 43. 10 L'étape de rendu spécifique a pris en compte le paramètre de puissance de projection de telle sorte qu'une partie d'image devant être rendue à un niveau de luminance prédéterminé a été encodée avec une valeur divisée par ledit facteur par rapport à l'encodage standard, pour être restituée par le projecteur au niveau de luminance souhaité. 15 Grâce au procédé selon l'invention, le coloriste dispose d'une plus grande échelle de couleur, permettant de restituer des films avec une haute dynamique, ceci avec des moyens ne nécessitant que peu d'adaptation du matériel existant. Le niveau de puissance lumineuse maximale est prévu pour n'être utilisé que sur de petites parties de l'image telles que des franges d'objets éclairés à 20 contrejour, des sources de lumière etc... Pour évaluer de manière théorique la profondeur des noirs dans une image, il faut tenir compte de la lumière qui provient de l'écran et qui est réfléchie par la salle, ainsi que de la diffusion sur les surfaces optiques du système de projection. Selon la qualité de traitement de la salle, on considère que la réflectivité est comprise entre 1 et 6%. 25 On propose d'évaluer au moins de manière théorique le contraste intra- image, c'est-à-dire entre le blanc le plus lumineux et le noir le plus profond. Le blanc le plus lumineux est réglé par le système de projection 4. Dans le cas d'une projection standard, le blanc le plus lumineux est réglé par exemple à 48 cd/m2. Dans le cas d'une projection selon le procédé de l'invention, cette 30 valeur est multipliée au moins par 1,5. On prend pour le calcul une valeur de 3056870 8 103 cd/m2. Pour évaluer la profondeur du noir, on considère d'une part le contraste inter-image du système de projection 4, par exemple avec une valeur de 6000 entre l'intensité du blanc le plus lumineux et du noir le plus profond et l'in- 5 tensité lumineuse réfléchie par la salle. Cette intensité lumineuse réfléchie est évaluée en considérant la projection d'une mire 5 en forme de damier de cases noires 50 et blanches 51 telle que montrée sur la figure 3. Le blanc des cases blanches 51 est d'une intensité lumineuse d'un blanc "moyen" inférieur à l'intensité maximale, avec deux 52 des quatre bords ayant l'intensité du blanc 10 maximal dit blanc spéculaire, avec une portion surfacique de 1% par rapport au blanc moyen. Ces conditions de projection sont comparées avec une projection standard dans lesquelles le contraste inter-image est de 2000, et la mire est en forme de damier de cases noires et blanches, sans blanc spéculaire, Lorsque le blanc moyen est la moitié du blanc spéculaire en intensité lumi- 15 neuse, on constate que l'intensité du noir est seulement supérieure de 5% à l'intensité du noir obtenu en conditions standard, quelle que soit la réflectivité de la salle comprise entre 1 et 6%. Lorsque le blanc moyen est le quart du blanc spéculaire en intensité lu- mineuse, on constate que l'intensité du noir est divisée par 1,8 par rapport à 20 l'intensité du noir obtenu en conditions standard, quelle que soit la réflectivité de la salle comprise entre 1 et 6%, ce qui représente un gain très important en profondeur de noir. Une expérimentation en aveugle a été conduite auprès d'un échantillon de personnes dans un cinéma de Lille. 25 Le recrutement des personnes a été effectué exclusivement via les réseaux sociaux. Un message d'appel à participation a été transmis à diverses communautés qui ont relayé auprès de leurs membres (étudiants de médecine; étudiants en audiovisuel, médias et/ou arts; professionnels du Pôle image de la région Hauts de France ; diverses associations sans but lucratif; fichier de clients 3056870 9 fidèles et abonnés du cinéma ; ...). Les degrés d'expertise dans la connaissance de l'image et son analyse technique sont très variés. De la même manière, les âges varient de 14 ans à 72 ans avec une moyenne de 35,78 ans. La présence des participants étant fondée sur la base du volontariat, il a été impossible de 5 maîtriser la répartition hommes/femmes. Malgré cela, on arrive à une distri- bution presque équilibrée avec 36 hommes et 32 femmes au total. La tranche 14-35 ans est surreprésentée. Néanmoins, cet état de fait ne constitue pas un biais pour l'étude, car c'est également la tranche d'âge qui fréquente le plus le cinéma. On peut donc légitimement penser que notre échantillon se rapproche 10 de la distribution propre aux publics cinéphiles. Une même formule introductive était adressée à chaque participant dès son arrivée avant qu'il ne remplisse la feuille de consentement éclairé et le questionnaire de pré-visionnage portant sur ses habitudes en termes de cinéma, de télévision et de médias en général. Les personnes n'étaient donc pas informées 15 des points qui différaient d'une séquence à l'autre. Puis par petits groupes de 1 à 4, les participants étaient conduits au visionnage. Salle éteinte, dans les conditions d'une projection en séance, les spectateurs voyaient : D un décompte; 20 D une séquence en version A ; D 1 minute de noir ; D un deuxième décompte ; D la même séquence en version B. Tout était identique entre la version A et la version B, sauf que l'une était en 25 projection standard PS et l'autre était traitée avec le procédé selon l'invention AE. Afin de neutraliser l'effet de précédence, certains voyaient AE puis PS, et les autres PS puis AE. Le projecteur était réglé pour projeter une image avec un blanc à 103 cd/m2 pour AE et avec un blanc à 48 cd/m2 pour PS. En pratique, le même 20 3056870 10 projecteur a été utilisé, et pour passer d'une projection à l'autre, les réglages du projecteurs n'ont pas été changés, mais la copie numérique pour la projection PS a été traitée par une étape de rendu spécifique tenant compte du fait qu'elle allait être projetée avec un système prévu pour une projection AE. Le rendu des 5 couleurs a été vérifié par rapport au système de référence DCI (Digital Cinema Initiative). Après le visionnage, le participant devait compléter un questionnaire : p. quel extrait (de A ou de B) lui donnait envie de voir le reste du film en entier, 10 p. quel extrait avait sa préférence, p. quel extrait lui procurait la meilleure immersion, p. quel extrait lui procurait le meilleur engagement, p. enfin si l'un des deux était plus spectaculaire, plus réaliste, plus naturaliste, ou mieux restitué. 15 Pour A, puis pour B, le participant devait indiquer si l'extrait était animé, s'il attirait son attention, s'il lui faisait vivre des émotions. Une dernière question ouverte permettait d'ajouter des commentaires en verbalisation libre. La séquence projetée était un extrait du film "Brice de Nice 3", avec des scènes de montagne montrant des à-pics vertigineux. Question AE PS Neutre Ne se prononce pas Envie de voir le film en entier 56% 28% 14,5% 1,5% Préférence 63% 26,5% 10,5% Immersion 59% 32% 9% Le plus spectaculaire 65% 29% 6% Le plus réaliste 47% 25% 28% Le plus de naturalisme 37% 37% 25% Le mieux rendu 47% 40% 13% Ainsi, la projection avec le procédé selon l'invention est toujours préférée au procédé standard, en particulier parce qu'il est perçu plus spectaculaire et 3056870 11 procurant une meilleure sensation d'immersion. REVENDICATIONS1. Procédé numérique de traitement d'image et de projection pour la diffusion en salle de cinéma selon lequel on procède à une étape d'étalonnage dans laquelle on effectue un traitement de rendu de séquences d'images adapté à un modèle de projecteur prédéterminé, une étape d'encapsulation dans laquelle les séquences d'images sont complétées avec des métadonnées pour former une copie numérique et une étape de projection dans laquelle la copie numérique est projetée par un système de projection sur un écran, caractérisé en ce que, à l'étape d'encapsulation, on intègre dans les métadonnées une donnée indiquant que l'étalonnage a été réalisé selon un procédé à haute dynamique, le système de projection lisant ladite donnée et sélectionnant en conséquence un premier facteur d'amplification lumineuse pour un procédé standard ou un deuxième facteur d'amplification lumineuse pour le procédé à haute dynamique, le deuxième facteur étant supérieur au premier facteur. 2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel le deuxième facteur est supérieur à 1,5 fois le premier facteur, de préférence à 2 fois le premier facteur. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, selon lequel on règle le système de projection pour qu'un point blanc correspondant au maximum de puissance lumineuse soit à une valeur supérieure ou égale à 100 cd/m2. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, selon lequel on projette le film dans une salle dont les surfaces sont traitées en noir. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, selon lequel on pro- jette le film avec un projecteur dont les performances permettent un contraste inter-images d'au moins 6000 :1. 6. Procédé selon la revendication 5, selon lequel on projette le film avec un projecteur dont les performances permettent un contraste inter-images d'au moins 7000 :1.