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Le pixel shifting: la fausse 4K

Lorsque les projecteurs projettent des images en Ultra HD, ça relève déjà presque du miracle technologique. Vous trouvez ça abusé? Peut-être. Mais difficile de trouver de la vraie UHD parmi les modèles abordables. Pour que vous puissiez tout de même profiter de l'ultra-haute résolution, il existe ce qu'on appelle le «décalage».

Les projecteurs avec une véritable résolution Ultra HD, donc quatre fois plus élevée que la Full HD, sont rares. Et ceux qu’on croit équipés de la UHD, n’en sont souvent pas dotés non plus. Du moins, pas de la vraie, et c'est tout à fait compréhensible d'un point de vue technologique. Vous vous demandez pourquoi?

J'ai récemment démonté deux projecteurs pour voir comment ils fonctionnaient (cf. article ci-dessous; en allemand). Notre photographe Thomas Kunz a pris des photos. C'est à ce moment-là que j'ai réalisé que même si l'image projetée est très grande, là où elle est créée, c'est le micromanagement pur qui prévaut. La véritable UHD, soit une résolution de 3840 × 2160 pixels, relève tout simplement de l’impossible.

<strong>DLP meets LCD</strong>: Wie funktionieren Beamer?
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En bref: dans un projecteur, la dalle ou la puce sur laquelle l'image Full HD avec ses plus de deux millions de pixels est créée a à peu près la taille d'une pièce de vingt centimes. Sur cette surface, les fabricants doivent produire une image UHD avec huit millions de pixels.

Ça signifie:

  • quatre fois plus de pixels que pour la Full HD – donc huit millions de pixels
  • sur la même surface d’environ 1 × 1 cm

Dans cet article, je veux vous expliquer comment les fabricants réussissent cet exploit presque surhumain.

Full HD: voici comment l’image est créée

Comparée à une télévision, la surface de production d'image est minuscule. Sur un téléviseur de 65 pouces, par exemple, 145 × 83 centimètres sont disponibles pour les deux (Full HD) ou huit (Ultra HD) millions de pixels.

Dessiné, le principe de proportionnalité ressemble à peu près à ça:

À gauche: une TV de 65 pouces avec 143 × 83 cm
À droite: une dalle de 1 × 1 cm d’un projecteur LCD. Voilà, on y est.

Sur la puce, les pixels des projecteurs sont répartis en damier. On parle souvent de «grille de pixels». Les pixels produisent l'image que vous voyez ensuite sur l’écran de projection. Pour la Full HD, c’est comme ça que ça fonctionne:

  1. l’image se forme sur la grille de pixels
  2. pour que l’image puisse être projetée, de la lumière passe à travers la grille de pixels
  3. de la grille de pixels, elle passe à travers la lentille de projection
  4. et de la lentille, elle va à l’écran de projection
Exemple d’un projecteur LCD: l’image qui sera ensuite projetée en grand sur l’écran de projection est produite sur la dalle
Dessin (en allemand): Luca Fontana

Pour vous montrer le concept du graphique ci-dessus avec des images réelles, j'ai mis sur pause une scène du film «Passagers». Pour l’image en Full HD, j'ai mis le Blu-ray sur pause, pour les autres prises en UHD, le Blu-ray UHD.

Capture d’écran – Epson TW5400

Et voici à quoi ressemble l'image du haut fortement zoomé:

Ici, on reconnaît clairement la grille de pixels avec sa configuration en damier.

Double résolution avec technologie e-Shift

Cartes sur table. Aujourd'hui, il n'est pas possible pour les projecteurs de disposer d'une véritable Ultra HD – donc native – avec une résolution correspondante de 3840 × 2160 pixels. Du moins, pas si l'appareil doit être à peu près abordable. Les solutions de contournement développées par les fabricants sont quant à elles à la portée de tous. L'une d'entre elles est la technologie e-Shift de JVC. Certes, elle ne quadruple pas la résolution, mais elle la double. C’est déjà pas mal.

L’e-Shift fonctionne ainsi:

  1. un verre spécial est placé entre la grille de pixels et la lentille
  2. il décale chaque pixel d'un demi-pouce en diagonale; une deuxième grille de pixels est ainsi créée
  3. le verre vibre 120 fois par seconde (120 Hz), de sorte que les deux grilles fusionnent pour n’en former qu’une seule
Avec le «décalage» de la grille de pixels, une deuxième grille apparaît; la résolution double
Dessin (en allemand): Luca Fontana

Avec 120 vibrations par seconde, votre œil est incapable de faire la différence entre les deux grilles de pixels. Vous ne voyez qu’une zone commune avec le double de la résolution.

Voici l’image arrêtée:

Capture d’écran – Epson TW7300

Et ici, l'image de dessus fortement zoomé, ralentie et filmée:

Ici, vous voyez le décalage des pixels au ralenti: la grille de pixels se déplace constamment d'avant en arrière

Il y a une différence entre «DLP» et «LCD». Les pixels individuels des projecteurs DLP ont moins d’espace sur la puce que ceux des projecteurs LCD. Cela signifie que, sur la puce, les deux grilles de pixels se chevauchent légèrement. Un véritable doublement natif de la résolution ne peut donc être obtenu qu'avec des projecteurs LCD.

Ultra HD grâce à la technologie e-Shift DLP?

Texas Instruments a développé sa propre technologie e-Shift DLP. Comme chez JVC, un verre vibrant est utilisé, ce qui augmente le nombre de grilles de pixels visibles.

Shift avec puce 2K

Ici, tout se passe au niveau de la puce. Cette dernière produit l'image avec une double résolution Full HD avant de la projeter sur l'écran. Par rapport à la technologie de JVC, il s'agit d'une avancée technique au niveau de la puce elle-même. Grâce au verre e-Shift vibrant, la résolution est – comme chez JVC – doublée.

L’e-Shift avec puce DMD 2K produit une image Ultra HD
Dessin (en allemand): Luca Fontana

Voici un arrêt sur image d’un Blu-ray UHD:

Capture d’écran – Acer H7850

Et c’est à ça que ressemble l’image si on zoome fortement:

À partir d'une grille de pixels, on en obtient deux, légèrement superposées.

Il y a deux grilles de pixels. Les deux ont deux fois plus de pixels que la grille de pixels Full HD de JVC. Parce que votre œil ne peut pas distinguer les deux grilles l’une de l’autre, elles fusionnent en une grille Ultra HD.

Quadruple Shift avec puce Full HD

L'autre façon de générer quatre fois la masse de pixels à partir de la Full HD est tout simplement de décaler l'image quatre fois.

  1. la grille de pixels se décale d'abord vers la droite
  2. puis en diagonale vers le bas
  3. encore une fois vers la droite
  4. et pour finir de nouveau en diagonale vers le haut jusqu'à sa position d'origine
L’e-Shift avec puce DMD 2K produit une image Ultra HD
Dessin (en allemand): Luca Fontana

Voici à quoi ressemble l'image arrêtée d’un Blu-ray UHD:

Capture d’écran – BenQ TK800

Et voici l’image fortement zoomé:

On obtient quatre grilles de pixels – soit quatre fois plus de pixels qu'auparavant – qui, pour vous, ressemblent à une seule grille de pixels UHD.

Étiquette Ultra HD malgré la fausse résolution Ultra HD?

Les technologies Shift ne proposent pas la véritable Ultra HD – ou l’Ultra HD native, comme on l'appelle dans le jargon spécialisé. J'en ai déjà parlé précédemment.

À gauche: Full HD, au milieu: quadruple Shift avec puce Full HD, à droite: double Shift avec puce 2K

Je vous entends dire: «Non, non, Luca, tu te trompes. La feuille de données indique clairement 4K.»

Historiquement parlant, «4K» est un terme de l'industrie cinématographique. Dans la vie de tous les jours, il est également utilisé pour le home cinéma, parce qu'il est parfaitement approprié pour le marketing. Le terme lui-même n'est toutefois pas protégé par des critères et des exigences minimales, car il ne décrit que le nombre de pixels sur l'axe horizontal : 4096 × 2160 pixels au lieu de la résolution UHD de 3840 × 2160. Les fabricants pourraient donc facilement étiqueter leurs produits avec des étiquettes 4K sans craindre de graves conséquences juridiques.

L’Ultra HD, par contre, n'est protégée que dans la mesure où un minimum de huit millions de pixels est requis. Si l’on ne regarde que les chiffres, comme nous l’avons vu plus haut, les projecteurs dotés de la technique de décalage sont capables d’atteindre les huit millions. La différence par rapport à la véritable Ultra HD est que les pixels de la grille de pixels ne sont pas alignés; ils sont disposés en zigzag, généralement avec de légères superpositions.

L'image décalée ne contient pas quatre fois plus d'informations qu'une image Full HD – les informations sont seulement copiées, décalées et placées les unes à côté des autres.

Néanmoins, d'un point de vue technologique, les technologies Shift sont impressionnantes. Les téléviseurs ont une surface d'environ 71 pièces de vingt centimes pour créer une image UHD, alors que les projecteurs ne doivent se contenter que d’une seule. Un vrai challenge.

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Vivre des aventures et faire du sport dans la nature et me pousser jusqu’à ce que les battements du cœur deviennent mon rythme – voilà ma zone de confort. Je profite aussi des moments de calme avec un bon livre sur des intrigues dangereuses et des assassins de roi. Parfois, je m’exalte de musiques de film durant plusieurs minutes. Cela est certainement dû à ma passion pour le cinéma. Ce que j’ai toujours voulu dire: «Je s’appelle Groot.»

Commentaires 32

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User Unserious_CH

Super Artikel!
Jedoch vermiss ich die Erklärung wie es die Hersteller mit nativem 4K machen und wie hoch "kaum bezahlbar" ist.

09.07.2018
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User tobifree25

Bei digitec habe ich nur einen Beamer gefunden den JVC Z1 (D-ILA, Full HD, 3000lm) welcher 4k native anbietet und ist definitiv "kauf bezahlbar" mit seinem Preisschild von 38'999.-

09.07.2018
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User keverin16

Und was ist mit dem Viewsonic PX747-4K ? kostet 1099.- und bietet natives 4k.

09.07.2018
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User Reservoirdog

Dein toller Viewsonic nutzt genauso Pixelshift, einfach mit DLP-Technik.
Erstmal genauer informieren, dann Gerüchte verbreiten...
hifitest.de/test/beamer/vie...

10.07.2018
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User keverin16

Dacht ich mir schon, hab nur auf der herstellerseite geschaut und dort stand bei den spezifikationen nativ 4k.

10.07.2018
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User patricksteam

Keverin16 hat ja nur gefragt, ein Gerücht war das nicht?

10.07.2018
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User Koller92

Vielen Dank für den spannenden Artikel.
Wie sieht es dann bei einem richtigen UHD-Beamer aus? Wird dort somit die Full-HD Pixelraster Fläche vervierfacht oder werden in dieser kleinen Fläche 8 Millionen Pixel verpackt?

09.07.2018
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User sonyc78

Cool erklärt Luca! Danke.

Ich bin ein Fan von Beamern allerdings hat mich das ständige verdunkeln des Raumes irgendwann genervt.
Mittlerweile sind ja 65"+ Fernseher praktisch gratis geworden :-)

Trotzdem sehr geil - vor allem Zocken auf dem Beamer ist und war immer geil!

09.07.2018
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User femaco

Bezahlbar ist ein dehnbarer Begriff. "Bezahlbare" Native UHD Beamer starten bei 4880.- CHF z.B mit dem Sony VPL-VW260ES. Dieser wird aber von digitec leider nicht angeboten. Den grösseren Bruder gibt es für rund 6880 - 7000.- das wäre der Sony VPL-VW360ES.

09.07.2018
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User keverin16

Viewsonic PX747-4K bietet natives 4k für 1099.- hier bei Digitec ;)

09.07.2018
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User Reservoirdog

Nix nativ... das wäre ja für den Preis ein Schnäppchen,
Dein Viewsonic hat 2048 x 1200 native Auflösung

10.07.2018
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User femaco

Genau. Auch der schafft das nur mit XPR auf 3840 x 2160. Digitec, wann nehmt ihr die Sony's ins Sortiment?
Luca, Artikel ist super. Gut erklärt!

10.07.2018
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User mstef

Spannender Artikel und du hast natürlich auch Recht. Aber es gibt bezahlbare Möglichkeiten für Beamer in "echter" 4k Auflösung. Diese basieren auf Laser. Siehe bosch-sensortec.com/bst/pro... (mir ist klar, das bei diesem Artikel im Link 4k nicht möglich ist)

09.07.2018
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User Davidbrogli

Danke für die Erklärung. Ist einfach geschrieben und sehr verständlich. Die Skizzen haben sehr geholfen, die Technologie von einem Beamer zu verstehen. Bitte weitere solche tollen Artikel!!

10.07.2018
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User Hugoboss

Beamer sind sehr interessant auf Grund der Bildgrösse welche Sie darstellen können und wegen ihrer kompakten Bauweise.
Von einem Kauf absehen würde ich nach wie vor aus folgenden Gründen:
-dem Betriebsgeräusch
-wegen der nötigen Dunkelheit im Raum
-wegen dem ersetzen der teuren Lampen.

10.07.2018
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User femaco

Ich gebe dir da teilweise recht. Allerdings gibt es schon sehr gute Geräte mit einem Betriebsgeräusch um die 25dB. Wenn der Beamer direkt hinter dem Kopf ist, ist das immer noch suboptimal aber ok. Ersetzen der teuren Lampen kannst du dir sparen, wenn du z.B auf einen Laser Beamer gehst wie den von digitec angebotenen 4K (nicht native) Optoma UHZ65

11.07.2018
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User highfish

Sehr guter Artikel - danke!
Was bei den Meisten jedoch untergeht: Ob Nativ, oder mit Shift-Technologie... Die Untersch. sind nur bei sehr grossen Diagonalen sichtbar (oder bei sehr kurzer Distanz). Habe bei mir Zuhause seit einigen Monaten den UHD65 von Optoma (Shift-Technologie) im Einsatz....

11.07.2018
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User highfish

...Früher den Full HD W1070+W von Benq. Von den Pixeln her alleine sieht man auf der 2.70m breiten Leinwand nur sehr geringe Unterschiede. Was jedoch wirklich etwas ausmacht sind die neuen HDR Technologien. Sensationell, was für eine Farbe auf die Leinwand gezeigt werden kann! Dazu noch ein 7.1.4 Sound-Setup -> besser als (fast) jeder Kinobesuch.

11.07.2018
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User Anonymous

HDR bringt am Beamer null, wohl eher übersätigte unnatürliche Farben. Braucht man genauso wenig wie 4k. FullHD reicht völlig.
Habe immer noch den guten alten Panasonic pt-at6000e an ner 3m Cinemascope-Leinwand, somit auch keine schwarzen Balken. Definitiv immer noch besser als jeder TV.

11.07.2018
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User highfish

Du kannst gerne mal zu mir kommen und den Unterschied zwischen FullHD und 4K (wie geschrieben gebe ich Dir recht, dass dieser eher klein ist), sowie HDR,oder kein HDR (da ist der Unterschied meines Erachtens extrem) betrachten.....
Und zum Punkt mit "unnatürlichen Farben" ist wohl eher Einstellungssache am Beamer... ;-)
Ich bin auf alle Fälle zu 100% zufrieden.

12.07.2018
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User Anonymous

Hallo Luca Eine wichtige Sache fehlt mir aber in Deiner Erklärung noch: Welches dieser verschiedenen Beamer-Systeme hat nun effektiv, trotz dem gezaubertem 4K, effektiv das beste Bild? Und wie sind die preislichen Unterschiede: 2K-Shift, 4 facher Shift, echter 4K-Beamer, mit DLP oder LCD? Danke für Deine ergänzende Antwort.

12.07.2018
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User rm3367

Echtes, "bezahlbares" 4K gibt es seit Jahren ausschliesslich von Sony. Die aktuellen Modelle heissen VPL-VW260 und VPL-VW360. Allerdings würde ich bis zur kommenden IFA Anfang September warten, dann kommen die Nachfolger.

hier 08:20
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