L’écran

Sommaire


  • Introduction

    • Un écran, c’est un support d’affichage très répandu de nos jours. Il y en a souvent dans les maisons, les chambres, les rues, les couloirs du métro, les transports en commun… Toutefois, beaucoup confondent écran, image, dimension et résolution. Nous allons essayer de mettre certaines choses au clair.

    Je n’aborderai que les écran LCD/LED. Si vous vous intéressez aux autres types d’écrans ou dispositifs d’affichage qui existent voici une liste non exhaustive :

    • Projecteur cinématographique et projecteur numérique
    • Vidéo projecteur
    • Ecran cathodique
    • Ecran holographique


  • Les supports d’affichage

    • Les types de surface

      • Un support est une surface plane sur laquelle on vient appuyer quelque chose. Pour diffuser une vidéo il existe 2 méthodes : une surface va accueillir ou émettre une image. La surface d’un support est organisée selon plusieurs techniques :

    • La diffusion d’image

      • Pour l’émission d’image, il existe 2 techniques :

      • La projection
        Il ne faut pas confondre un projecteur avec un écran. Un projecteur envoie une image sur une surface grâce à des systèmes lumineux et optiques.

        On utilise un dispositif qui sera généralement en face ou en tout cas orienté vers un support. C’est le cas des projecteurs de film dans les salles de cinéma et les vidéo-projecteurs qui projettent une image sur un mur, un rideau de projection, une toile écran…

        Ici, nous avons une technique avec une source, un intermédiaire et une destination. Exemple : projecteur => toile => oeil.
        La surface d’affichage reçoit une image.

      • Le rétro-éclairage
        Dans ce cas de figure, on a un support d’affichage qui émet l’image. Il se suffit à lui même mais ne permet pas d’envoyer l’image sur un autre support. C’est le cas des écrans LCD.

        D’un côté on a le spectateur et de l’autre un dispositif d’éclairage. Les premiers écrans rétro-éclairés affichaient une image en couleur mais avaient un éclairage très faible. La surface, sur laquelle apparait l’image et les couleurs, est orientée vers le spectateur. La lumière, derrière ou en périphérie du support, permet d’améliorer l’éclairage donc le visionnage.

        Les écrans LCD actuels n’ont plus ces problèmes et génèrent eux mêmes : les couleurs et l’éclairage.


  • Unités

    • Afin de quantifier les éléments qui touchent aux écrans il existe des unités de mesure qui seront utilisées

    Unités
    Grandeur physique Nom Symbole Commentaires
    Longueur Pouce " Unité de mesure anglosaxone, 1" = 2,54cm
    Fréquence Hertz Hz Répétition d’un cycle par seconde
    Fréquence Frame per second fps Nombre d’images par seconde
    Superficie Dot per inch dpi Unité de mesure anglosaxoe, voir dpi
    Superficie Point par pouce ppp Densité de points sur une surface de 2,54cm2 à une distance d’1 mètre


  • Pixel d’écran

    • Un écran LCD est quadrillé avec un nombre de colonnes et de lignes défini et fixe. Si on regarde la surface à la loupe on peut observer l’agrandissement suivant :


    Zoom sur un écran à cristaux liquide

    L’intersection d’une colonne et d’une ligne donne un point. En informatique et infographie, ce point est nommé pixel. Pixel est un mot anglais, c’est la contraction des mots : picture (image) + element (élément) = pixel (élément d’image).

    Un pixel est en fait composé de 3 cellules de couleurs : rouge, vert et bleu. L’éclairage de chaque cristal peut être modulée afin d’obtenir une synthèse additive de ces 3 couleurs de base.

    Pour en savoir plus :
    Définition d’écran
    Résolution spatiale des images matricielles
    Ecran à cristaux liquides


  • Système de coordonnées

    • Un pixel est localisable avec des coordonnées qui dépendrons du logiciel utilisé. Selon les conventions utilisées, l’origine de la résolution d’écran pourra se trouver en haut à gauche ou en bas à gauche de l’écran. Cette orgine aura la position (0,0) = (colonne 0, ligne 0).


  • Balayage d’écran et taux de rafraîchissement

    • Note : cette notion ne s’applique pas aux projecteurs cinématographique qui utilisaient des pellicules argentiques.

    Le balayage, comme le nom l’indique, consiste à afficher les éléments d’une image pixel par pixel. Par convention, dans la plupart des systèmes d’affichage, les ingénieurs ont fait en sorte que les pixels s’affichent de gauche à droite puis du haut vers le bas. C’est la même technique utilisée pour lire un livre en français. Voir une vidéo en slow motion d’un écran cathodique : How a TV Works in Slow Motion – The Slow Mo Guys

    Une image est reconstituée entièrement à un rythme de 50 fois par seconde en Europe et 60 fois par seconde dans d’autres pays. Tout dépend du réseau électrique du pays et des spécifications techniques de l’appareil utilisé. On utilise le terme de rafraîchissement d’écran ou taux de rafraîchissement. Ce taux s’exprime en Hertz (Hz) ou frame per second (fps).

    Si vous avez une vidéo ou un jeu vidéo qui diffuse des images à un taux de 100 fps, mais que votre écran LCD/LED a une limite de 60 hertz. Vous n’aurez pas toutes les images affichées, vous aurez un effet stroboscopique. C’est pourquoi il ne faut pas confondre le taux de fps d’une vidéo / jeu vidéo avec le taux de rafraîchissement d’un écran !.


  • Dimension d’écran

    • La surface qu’occupe le support d’affichage physiquement est défini comme étant la dimension d’écran. Elle est définie par : sa largeur et sa hauteur en centimètre ou en mètre ; sa diagonale en pouce et son format d’image avec un rapport.

    A ne pas confondre avec les dimensions du dispositif d’affichage en entier. L’écran est donc la surface sur laquelle s’affiche l’écran. Le dispositif d’affichage c’est l’écran, le cadre, le pied et les accessoires qui vont avec. Par conséquent on oublie toutes notions de profondeur et de volume d’espace occupée car ce n’est pas notre métier.

    Exemple de dimension d’écran smartphone: 3,5", 4", 5", 5,8", 7"…
    Exemple de dimension d’écran LCD / LED : 15", 17", 20", 21", 27"…
    Exemple de dimension d’écran de projection : 192cm x 144cm (94,5"), 224cm x 126cm (101,2"), 4.52m x 10.62m, 10.21m x 24.00m, …

    Il ne faut pas confondre résolution d’écran et taille d’écran ! Pour éviter toutes confusions on peut parler de dimension d’écran. De plus la résolution d’un écran n’est pas proportionnelle à sa dimension d’écran. Un smartphone peut avoir une résolution équivalente voire supérieure à un écran LCD / LED.


  • Résolution d’écran

    • La résolution d’écran, également appelée définition d’écran, donne rapidement le nombre de colonnes et de lignes d’un support. Sur un moniteur LCD, la résolution d’écran se définit par les paramètres suivants :

    • Largeur x Hauteur

      • encore noté : Nb de colonnes x Nb de lignes
      • exemple : 1 920 x 1 080
      • Le premier nombre représente le nombre de colonnes, donc le nombre de bandes verticales = 1 920
      • Le second nombre représente le nombre de lignes, donc le nombre de bandes horizontales = 1 080
      • Le nombre total de points ou pixels sur l’écran est donc de 1 920 x 1 080 = 2 073 600 pixels

    • Hauteur + la lettre p

      • encore noté : Nb de lignes + la lettre p
      • exemple : 720p
      • le nombre indique la quantité de lignes (horizontales)
      • avec un rapport d’image de 16/9
      • la lettre p signifie progressive (en/us) ou progressif (fr), c’est à dire que chaque ligne affichée est unique
      C’est la technique la plus utilisée car de nos jours les débits sont de plus en plus performants qu’on peut se permettre d’afficher une image en entier.

    • Hauteur + la lettre i

      • encore noté : Nb de lignes + la lettre i
      • exemple : 1 080i
      • le nombre indique la quantité de lignes (horizontales)
      • avec un rapport d’image de 16/9
      • la lettre i signifie interlace (en/us) ou entrelacé (fr), c’est à dire qu’on alterne l’affichage des lignes paires puis impaires.
      Comme le taux de rafraîchissement est élevé, l’oeil ne devrait pas percevoir de scintillements. C’est un peu le principe du thaumatrope.

      Avec des logiciels de montage vidéo, ces lignes peuvent être doublées, vont par paires et se suivent. S’il y a duplication de lignes, elle se fait par rapport aux lignes paires seulement ou impaires seulement. Le résultat n’est pas toujours propres.
      Cette méthode permet de gagner de la place en stockage et en débit de données, mais n’est plus utilisée. Elle convenait dans les débuts de la vidéo sur internet, des cartes graphiques et les débits de données faible (disque dur, réseau intranet, USB…). Actuellement tout va plus vite et on a tendance à augmenter la résolution des images et vidéos.

    La résolution d’écran augmente et les infographistes doivent s’adapter. Les surfaces augmentent de manière exponentielle ! C’est pourquoi il est important de s’intéresser aux méthodes procédurales.
    Voici les résolutions actuellement utilisées : 720p, 1080p, 2K, 4K.
    Voici les résolutions à venir : 8K, 16K…


  • Rapport ou format d’image

    • Le rapport ou format d’image est une indication de lien constant entre la hauteur et la largeur d’un support, d’une image ou d’une vidéo.

    Prenons l’exemple du format 16/9 qui se prononce : seize neuvième.
    En effectuant le calcul : 16 / 9 = 1,777…
    En effectuant le calcul : 1920 / 1080 = 1,777…
    Le rapport 16/9 est une appelation et une indication pour effectuer des calculs afin de garder une proportion d’affichage. Sans cela nous aurions des images écrasées ou déformées.

    Ancien format utilisé : 4/3 pour les télévisions à tube cathodique.
    Actuellement, les formats les plus utilisés pour les écrans LCD sont : 16/9 et 16/10.


  • Perception des couleurs

    • L’oeil, ce récepteur

      • L’oeil humain est capable de percevoir des couleurs. Elles sont de type chromatiques, blanche, noire et en niveau de gris. Le fond de l’oeil est partiellement tapissé de bâtonnets (vision nocturne) et cônes (vision diurne). Ce sont des cellules photosensibles qui traduisent les informations lumineuses (électromagnétiques) en informations électriques (nerveuses) compréhensibles par le cerveau.

      Les bâtonnets sont sensibles au noir, blanc et niveaux de gris.

      Les cônes sont de 3 types : rouge, vert et bleu.
      Chaque type de cône est sensible à la couleur du nom qu’il porte. Selon la quantité de rouge, vert et bleu réceptionnée le cerveau reconstitue une couleur du spectre visible. Pour résumer, à la réception la couleur est décomposée par les cônes puis recomposée par le cerveau.

      C’est pourquoi en cas de dégénérescence, de maladie, de dégradation… l’oeil peut être endommagé et ne plus voir correctement les couleurs. C’est le cas des daltoniens, d’une trop longue exposition au soleil, etc. Donc, prenez soin de vos yeux !

      Il existerait des mutations qui doterait certaines personnes d’un quatrième type de cône. Les femmes seraient plus nombreuses dans ce cas et on les appelle tétrachromates mais il n’existe pas assez d’études sur ce sujet.

    • La lumière

      • La lumière est un phénomène physique et est émise par une source sous forme de rayonnements (ondes) et de particules (photons).

      Pour simplifier, toutes les ondes émises par le soleil partent dans l’espace et dans toutes les directions. Elles vont des rayons gamma jusqu’aux ondes radio. Entre les deux il y a la lumière visible ou le spectre de la lumière visible. Les lumières invisibles par l’œil humain sont les infra-rouges et les ultra-violets. Certains rayons sont repoussés par le champ magnétique terrestre. D’autres par des couches de gaz qui entourent l’atmosphère, comme l’ozone. Ceux qui arrivent dans l’atmosphère, et surtout nos yeux, sont inofensifs et nous servent à percevoir les couleurs.

      La lumière blanche est composée de toutes les couleurs du spectre. Avant d’être interprétée par notre cerveau, une couleur subit : un filtre en traversant un obstacle transparent ou opaque ; un rebond sur une surface colorée ; une recombinaison de couleur. Pour plus d’informations voir la vidéo Youtube : Lumieres et illusions – C’est pas sorcier

      Le feu, la flamme d’un bougie, un filament d’ampoule à incandescence, une luciole, une méduse abyssale… émettent une lumière. Cette lumière n’est pas toujours blanche pour des raisons physiques (voir les longueurs d’ondes).

    • Synthèse additive

      • Les couleurs primaires sont le rouge, le vert et le bleu. Cette technique est utilisée avec la lumière.

      Sans ces couleurs primaires, on obtient du noir.
      En mélangeant les couleurs primaires avec différents niveaux il est possible d’obtenir toutes les autres couleurs.
      En réglant les couleurs primaires avec les mêmes valeurs ont obtient du gris.
      En réglant les couleurs primaires aux maximum ont obtient du blanc.

    • Synthèse soustractive

      • Les couleurs primaires sont le cyan, le magenta et le jaune. En imprimerie on rajoute le noir. Cette technique est utilisée en peinture.

      Sans ces couleurs primaires, on obtient du blanc (si le support est blanc).
      En mélangeant les couleurs primaires avec différents niveaux il est possible d’obtenir toutes les autres couleurs.
      En réglant les couleurs primaires avec les mêmes valeurs ont obtient du gris.
      En réglant les couleurs primaires aux maximum ont obtient du noir.