Explication des différentes résolutions utilisées et correspondance avec la résolution TV
4/3, 16/9 et 16/9 anamorphique - Pixel Aspect Ratio

Introduction
Le monde de l’informatique et de la télévision présentent des dispositifs d’affichages différents. Cela entraîne l’apparition de valeurs de résolution qui déroutent parfois le premier venu lorsqu’il s’agit de définir la résolution des images à utiliser.

Ce petit explicatif s’applique avant tout à des images PAL, au format européen. Les images de type NTSC répondent à des résolutions différentes que l’on pourra trouver rapidement par une simple règle de trois.

Avant tout une petite mise en contexte.

Ordinateur

L’écran classique d’un PC/MAC peut afficher des images allant de résolution 320x240 jusqu’à 2048x1536, en passant par toute une série de résolutions différentes. Même s’il existe une série de résolutions moins conventionnelles, limitons nous aux définitions classiques, à savoir : 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x960, 2048x1536. Toutes ces résolutions partent du principe que le moniteur à un rapport largeur/hauteur égal à 4/3.

Si on effectue la division largeur sur hauteur 640/480 = 800/600 = 1024/768 = 1280/960 = 2048/1536 = 4/3 = 1.3333333333

Les points d’un moniteur PC sont donc carrés.

TV et PAL

En vidéo, et par extension, une télévision, et un capteur CCD de caméra vidéo, travaillent tous avec des pixels non pas carrés mais rectangulaires. Cela provient de 2 facteurs, le premier étant la définition standardisée du format "D-1 PAL". A savoir une image standard "D-1 PAL" est de résolution 720x576 dans un rapport proche de 4/3. Bien que l’écran de la télévision possède aussi un rapport largeur sur hauteur de 4/3. On calcul vite que 720/576 = 1.25 = 5/4 et non pas 1.33333333.

Ce qui signifie donc que pour remplir l’écran, les points ne sont plus carrés mais légèrement rectangulaires, étirés en largeur. C’est là qu’entre en jeu le terme "Pixel Aspect Ratio" ou PAR, autrement dit le rapport largeur/hauteur d’un pixel. Cela ne pose pas de problème de compatibilité, puisque TV et caméra répondent tous à cette même norme PAL et affiche donc correctement le rapport d’affichage.


Pixels carrés


Pixels rectangulaires

On parlera aussi de "Display Aspect Ratio" (ou DAR), et correspond au rapport largeur/hauteur de l’écran utilisé (4/3 ou 16/9 par exemple). Il est important de savoir quelle est l’unité de calcul. Dans cet article il s’agira du "pixel" comme unité. Ne pas faire alors l’amalgame avec le terme "4/3" et "16/9" que l’on utilise pour distinguer le type d’image ou d’écran télévision.
Note : On constatera que le rapport physique largeur/hauteur d’un écran TV fera bien 4/3 par exemple, au même titre qu’un écran PC. Leur DAR et PAR est cependant différent, justement pour garder une image physiquement identique en terme de ratio de dimensionnement. Un rond reste un rond sur les 2 écrans.


16:9 versus 4:3 (Display Aspect Ratio)

Avec le passage vers le monde de l’informatique, c’est là que naîssent maintenant toutes les confusions possibles et imaginables. Et pourtant, une simple règle de 3, permet de tout comprendre aisément.

Le second facteur est qu’une image numérique contient plus d’info qu’une image analogique (voir plus bas avec l’ITU)

Adaptation à l’affichage sur un PC

Nos chères caméras vidéo DV filment donc en enregistrant une image PAL de 720 pixels de large sur 576 pixels de haut. Que se passe-t-il lors de la vision d’une séquence PAL sur un moniteur PC ?

La première constatation est que cela va dépendre du programme utilisé et du format d’enregistrement. En partant du principe que le programme est suffisament intelligent que pour détecter qu’il s’agisse bien d’une image PAL, il fera des adaptations directement de manière transparente vis-à-vis de l’utilisateur.

Par exemple, est-ce que beaucoup d’utilisateurs se pose la question de savoir si ce rapport est conservé lors de la vision d’un DVD sur leur ordinateur ?

Par contre beaucoup de manipulateurs non-conscients ne comprennent pas toujours pourquoi lorsqu’ils rippent un DVD et le recompresse en DivX, ils obtiennent une image 4/3 avec des bords noirs à gauche et à droite lorsqu’il l’affiche en plein écran sur leur PC. Ceci étant dû simplement au fait qu’ils on conservé une image au format 720*576, et qu’il le lise avec un player qui ne fait pas la conversion lors de la lecture d’un rapport 5/4 vers 4/3.

ITU et la numérisation de l’analogique

Comme dit précédemment, une deuxième chose importante à tenir en compte est qu’une image numérique (telle celle enregistrées par nos caméras vidéo) sera plus large et contiendra plus d’info qu’une image analogique affichée sur une télévision. Le contenu d’une image TV se retrouve DANS le signal PAL 720*576, ayant une taille de l’ordre de 702*576, et de plus, c’est cette image de 702*576 qui est au rapport 4/3. Autrement dit les images numériques ne sont pas au rapport 4/3 mais légèrement plus large.

Dans une image DV PAL 720x576, la zone 4/3 est en fait d’environ 702*576. Ramené à des pixels carrés, la zone 702*576 redevient 768*576, et l’image 720*576 passe à environ 787*576.

La raison vient du fait qu’il a fallu standardiser la fréquence de balayage pour numériser une images de télévision. Ce qui a donné après différents compromis, en définitive une image de l’orde de 702*576 pixels ayant toujours un rapport d’affichage 4/3.

Le rapport exact de conversion est de 59/54.

Récapitulatif

Les chiffres qui vont suivre maintenant sont connus des gens qui manipulent beaucoup les programmes de montage et de traitement vidéo. Je vais, sans rentrer dans les détails des calculs, faire un tableau récapitulatif des tailles et résolution d’image correspondant dans le monde PC (et par extension MAC biensûr, c’est juste un abus de langage...), télévision, et acquisition numérique d’un signal analogique.

	PAL	PC	ITU
PAR	16/15 = 1.06667...	1/1	59/54 = 1.0925926...
PAR anamorphique	(16/15) * (4/3) = 1.42222... le rapport 4/3 provient ici de (16/9) / (4/3) ce qui correspond à l’anamorphose effectuée	4/3 = 1.33333...	(59/54) * (4/3) = 1.45679...
DAR 4/3	(4/3) / (16/15) = 5/4 = 1.25	4/3 = 1.33333...	(4/3) / (59/54) = 72/59 = 1.2203...
DAR 16/9	(16/9) / (16/15) = 5/3 = 1.66667...	16/9 = 1.77778...	(16/9) / (59/54) = 96/59 = 1.6271...
image 4/3	720 x 576	768 x 576	702 x 576
image 16/9	960 x 576	1024 x 576	937 x 576
image 16/9 letterbox	720 x 432	768 x 432	702 x 432
4/3 numérique	Non applicable car numérique	787 x 576	720 x 576
16/9 numérique	Non applicable car numérique	1049 x 576	960 x 576

A partir de là, il vous est maintenant facile de comprendre pourquoi les programmes d’édition "déforment" les images à l’affichage.

On peut appliquer cela "inversément" aussi au photos prises par certains APN (appareils photo numérique), qui généralement en définitions natives sont aux bonne proportions sur l’écran PC (et à l’impression), mais doivent êtres déformées lors de l’affichage sur une télévision (et donc lors de l’import dans un slide-show sur un DVD par exemple).

On remarquera "Sony Vegas" affiche bien les rapports d’affichage modifiés dans la fenêtre de preview (en mode "simulate device aspect ratio"). Et l’on peut constater que ces rapports possèdent des valeurs telles que 1049*576 pour le PAL WideScreen. Le seul problème est que cette valeur est la même quelle que soit la résolution choisie au niveau du PC (1280*1024 ou 1280*960 par exemple). Ceci nécessite encore des petites améliorations de Sony (ex-Sonic Foundry).

On peut remarquer aussi que Vegas est l’un des rares outils gérant convenablement le PAR de 59/54.

Qu’est-ce que l’anamorphique ?

Pour enregistrer une image 16/9 nous avons 2 possibilités :

La première étant la plus simple. Il s’agit de rajouter des bords noirs en haut et en bas de l’image. C’est ce qu’on appelle le 16/9 letterbox (rogné, "cropped"). On a en final une image utile de 720*432 pixels. On se rend vite compte que l’on gaspille inutillement 144 lignes de définition dans l’image. Ce qui fait tout de même 25% de l’image.


Letterbox

La seconde, est l’anamorphose. Il s’agit d’un procédé tout simple qui déforme l’image, qui l’écrase afin de faire rentrer une image de rapport 16/9 dans une image de rapport 4/3. Ceci permet de conserver le même nombre de ligne. Ensuite à l’affichage le programme extrapolera, ou la télévision réétirera l’image afin de l’afficher correctement aux bons rapports.


Anamorphique

Aussi par exemple, si vous décidez de créer un menu pour un DVD au format 16/9 anamorphique, il suffira de travailler sur une image de résolution 1049*576 puis de la déformer en final en 720*576 en spécifiant au programme d’authoring qu’il s’agit d’une image "16/9 anamorphique".

Sur la télévision

Chaque marque a ses propres conventions, qui varient même parfois d’un modèle de télévision à l’autre. A titre d’exemple, sur ma télévision 16/9 Philips, je peux fixer la télévision dans différents modes :


• "4/3" : jusque là, pas de souci, l’image s’affiche en ayant de large bords noirs à gauche et à droite.
  
• "16/9" : il s’agit de 16/9 rogné, la télévision zoomant dans l’image afin de faire disparaître les éventuel bords noirs en haut et en bas.
  
• "plein écran" : 16/9 anamorphique, la télévision étire l’image pour remplir "en plein écran" l’image reçue.

Le 16/9 dans les caméras vidéo

Grand sujet ouvrant de nombreux débats. Retenons le principal. Ici aussi chaque marque à ses conventions. A titre d’exemple sur ma Panasonic NV-MX500 :

• mode 4/3 : classique 4/3
• mode 16/9 : 16/9 anamorphique
• mode cinema : 16/9 rognés (avec bords noirs en haut et en bas)

A ceci on pourra commencer à ouvrir le débat de "comment est réalisé l’anamorphose". Ceci sera différent d’une caméra à l’autre, et surtout, d’une gamme de prix à l’autre.

Ainsi sur plusieurs caméras bas de gamme, le 16/9 anamorphique est réalisé à partir d’un image 720*576, rognée en 720*432, puis réétirée et extrapolée en 720*576. Ceci n’apporte évidemment rien, et il est donc tout aussi préférable de travailler en 4/3, et de rajouter plus tard en post-prod d’éventuel bords noirs (voir aussi l’article Cadrage 16/9 sur les caméras bon marché).

Sur les caméras plus haut de gamme, disposant de capteur plus haute définition, on va parler de "vrai mode 16/9". L’image 16/9 sera capturée dans une fenêtre de 960*576 sur le(s) CCD avant d’être écrasée en 720*576. Ceci est donc très intéressant. L’inconvénient, s’il s’agit de capteur 4/3, c’est que dans ce mode, souvent l’angle de prise de vue est réduit, dû à une utilisation moins grande du capteur (on rogne aussi en quelque sorte). Mais l’on conserve toutefois toute la définition PAL de l’image. A l’opposé, s’il s’agit de capteur 16/9, ce sera l’image 4/3 qui aura probablement un angle de vision plus petit.

Si la caméra n’offre pas de réel mode 16/9, il reste encore la possibilité d’adapter une lentille anamorphique, qui déforme l’image avant que celle-ci n’aille frapper les capteurs CCD. Lors du transfert de la caméra vers le PC, il faudra préciser qu’il s’agit d’image 16/9 (puisque la caméra aura enregistré en mode 4/3). D’un point de vue purement mathématique, en terme de résolution, ceci n’apporte rien de plus que le cas précédant ayant un capteur 16/9.

Et le NTSC ?

Sans rentrer dans les détails, le NTSC travaille dans une résolution de 720*480 au lieu de 720*576 (en PAL). Donc, en gros, vous divisez par 1.2 toutes les valeurs de nombre de lignes en PAL, pour obtenir la valeur en NTSC.

Conclusion

Voilà j’espère que ceci vous aura aidé à mieux comprendre les différences entre une télévision et un écran d’ordinateur. Du moins en ce qui concerne les rapports d’affichage et de taille de pixel.

Les résolutions vidéo

Les résolutions d'images vidéo analogique et numérique :

Résolution des Standards Informatiques

Sigle	Nom	Résolution x Définition	Format	Fréquence Verticale
CGA		320 x 200	1.5	mini 60 Hz
EGA		640 x 350	1.8	mini 60 Hz
VGA	(Video Graphic Array)	640 x 480	4/3=1.33	mini 60 Hz
S-VGA	(Super-VGA)	800 x 600	4/3=1.33	mini 60 Hz
XGA	(eXtra Graphic Array)	1024 x 768	4/3=1.33	mini 60 Hz
		1152 x 864	1.5	mini 60 Hz
S-XGA	(Super-XGA)	1280 x 1024	1.25	mini 60 Hz
U-XGA	(Ultra-XGA)	1600 x 1200	1.33	mini 60 Hz
		1920 x 1080	1.77	mini 60 Hz
		1920 x 1200	1.6	mini 60 Hz

Résolutions des Standards Vidéo

Sigle	Nom	Résolution x Définition (image)	Format	Fréquence Verticale
SECAM	(SEquentiel Couleur A Mémoire) ( image 25 Hz / trame 50 Hz )	384 x 576	1.33	50 Hz
PAL	(Phase Alternative Line) ( image 25 Hz / trame 50 Hz )	450 x 576	1.33	50 Hz
NTSC	(National Television System Comittee) (image 30 Hz / trame 60 Hz )	323 x 486	1.33	60 Hz
MPEG - 1	(Motion Picture Expert Group norme 1) PAL ( image 25 Hz / trame 50 Hz )	352 x 288	1.33	50 Hz
MPEG - 1	(Motion Picture Expert Group norme 1) NTSC (image 30 Hz / trame 60 Hz )	352 x 243	1.33	60 Hz
MPEG - 2 SD	(Motion Picture Expert Group norme 2) PAL ( image 25 Hz / trame 50 Hz )	720 x 576	1.33 ou 16/9	50 Hz
MPEG - 2 SD	(Motion Picture Expert Group norme 2) NTSC (image 30 Hz / trame 60 Hz )	720 x 480	1.33 ou 16/9	60 Hz
MPEG - 2 HD	(Motion Picture Expert Group norme 2) 720p	1280 x 720	16/9	50 Hz / 60 Hz
MPEG - 2 HD	(Motion Picture Expert Group norme 2) 1080i	1920 x 1080	16/9	50 Hz / 60 Hz
MPEG - 4 SD	(Motion Picture Expert Group norme 4) 720p	720 x 480	16/9	60 Hz
MPEG - 4 SD	(Motion Picture Expert Group norme 4) 1080i	720 x 576	16/9	50 Hz
MPEG - 4 HD	(Motion Picture Expert Group norme 4) 720p	1280 x 720	16/9	50 Hz / 60 Hz
MPEG - 4 HD	(Motion Picture Expert Group norme 4) 1080i	1920 x 1080	16/9	50 Hz / 60 Hz

Profondeur des couleurs :

Codage du pixel sur :	Nombre de couleurs par pixel :	Nom :	Nombre deNuances en R V B :
4 bits	16		2.5
8 bits	256	Standard	6.3
16 bits	65 536	High Color	40.3
24 bits	16 777 216		256
32 bits	4 294 967 296	True Color	1625.5

Les diffuseurs d'image :

Les moniteurs 4/3

Diagonale du tube en cm (en pouces)	Dimension image visible en 4/3 (largeur en cm x hauteur en cm)	Nombre de pixels (Largeur x Hauteur)	format de l'écran (largeur/hauteur)	Taille moyenne du pixel
35 cm (14")	26 x 20	800 x 600	1.33	0.30 mm
38 cm (15")	29 x 22	1024 x 768	1.33	0.29 mm
43 cm (17")	32 x 24	1200 x 900	1.33	0.27 mm
48 cm (19")	36 x 27	1400 x 1050	1.33	0.26 mm
53 cm (21")	40.8 x 30.6	1600 x 1200	1.33	0.26 mm





Les téléviseurs, rétroprojecteurs 4/3 et 16/9

Diagonale du tube en cm (en pouces) Rétroprojecteur en rouge	Dimension image visible en 4/3 et 16/9 (largeur en cm x hauteur en cm)	Nombre de pixels (Largeur x Hauteur)	format de l'écran (largeur/hauteur)	Taille moyenne du pixel
35 cm (14")	26 x 20 (26 x 15)	330 x 576	4/3	0.6 mm
53 cm (21")	40.8 x 30.6 (40.8 x 23)	360 x 576	4/3	0.6 mm
63 cm (25")	47.2 x 35.4 (47.2 x 26.6)	530 x 576	4/3	0.8 mm
73 cm (29")	54.4 x 40.8 (54.4 x 30.7)	560 x 576	4/3	0.8 mm
82 cm (32")	64 x 48 (64 x 36.2)	600 x 576	4/3	1.07 mm
90 cm (36")	70 x 52 (70 x 39)	650 x 576	4/3	1.07 mm
103 cm (41")	82.4 x 61.8 (82.4 x 46.5)		4/3
117 cm (46")	93.6 x 70.2 (93.6 x 52.9)		4/3
135 cm (53")	108 x 81 (108 x 61)		4/3
70 cm (28")	57 x 32 (42.7 x 32)	530 x 576	16/9	1.07 mm
80 cm (32")	66.3 x 37.3 (49.7 x 37.3)	630 x 576	16/9	1.07 mm
90 cm (36")	75 x 42.2 (56.3 x 42.2)	700 x 576	16/9	1.07 mm
102 cm (40")	88.9 x 50 (88.9 x 50)		16/9
127 cm (50")	110.7 x 62.3 (110.7 x 62.3)		16/9

Ecrans plasma 4/3 et 16/9

diagonale de l'écran en cm (en pouces)	Dimension de l'image visible (largeur en cm x hauteur en cm)	Nombre de pixels (Largeur x Hauteur)	Format de l'écran (largeur/hauteur)	Taille moyenne du pixel
102 cm (40")	80.6 x 60.4	640 x 480	4/3	1.26 mm
104 cm (42")	92 x 51.8	852 x 480	16/9	1.07 mm
127 cm (50")	109.2 x 62	1280 x 768	16/9	0.8 mm

Les différents formats de diffusion de l'image :

FORMAT = Rapport largeur de l'image sur hauteur de l'image

1.33	(ou 4/3) format d'image utilisé par la télévision
1.37	format d'image cinéma
1.5	(ou 3/2) format d'image utilisé en photo pellicule 24*36
1.66	format d'image cinéma 35 mm européen
1.77	(ou 16/9) format d'image télévision
1.85	format d'image cinéma PANAVISION film 35 mm
2.35	format d'image cinéma CINEMASCOPE film 70 mm ou 35 mm anamorphosé

DIAGONALE

Avec un format d'écran de 4/3 : Diagonale de l'image = 5/3 x Hauteur

Avec un format d'écran de 16/9 : Diagonale^2 = 337/81 x Hauteur^2

Source principale : Olivier Van Muysewinkel pour http://www.dvforever.com
Autres sources : http://www.gouvenelstudio.com & http://www.repaire.net
Informations de diverses sources. Traduction et adaptation : Stef

e-mail : corsaire@corsaire.org