Diffusion en Salles : du cinéma 35mm au Digital Cinema

 

L’acceptation du format 35mm Edison 4 perforations

Depuis les origines du cinéma, plusieurs dizaines de formats différents de largeur ont co-existé, augmentant d'autant les problèmes d'incompatibilité d'un salle de projection à l'autre (dans quel format créer une copie de diffusion ?).

 

Brevet Edison largeur 35 mm image de 18 x 24 mm ; format : 1x1,33 4 perforations rectangulaires de chaque côté de l'image

En 1909, la pression des studios pour imposer le brevet Edison monte, et un congrès international adopte la disposition du film Edison qui reste pendant vingt ans le format standard du muet (http://users.swing.be/beckerp/cinema.htm).

En 1916, la formation de la Society of Motion Picture Engineers (SMPTE) appuie la standardisation du 35 mm.

Aujourd'hui, l'image cinéma est le seul élément qui ait résisté à la vague numérique; même le son au cinéma est depuis longtemps au format numérique. Mais quel type d'image cinéma numérique: définition 2K, 4K / 10 bits, 12 bits / Quel espace colorimétrique / Quel type de compression ?...

Depuis quelques années, l'industrie cinématographique cherche à imposer un seul standard, dans un milieu où tout un panel de technologies propriétaires incompatibles entre eux s'est développé sans aucune concertation:

• Mpeg2 propriétaire
• Mpeg2 MXF interop
• Jpeg2000 ondelettes
• Ondelettes propriétaire…

Sans parler des différentes technologies utilisées dans les projecteurs numériques (DLP, D-ILA, LCD, SXRD...), et les différentes résolutions exploitées (1.3K, HDTV, 2K, 4K ?...).

 

Recommandations DCI

Créée en mars 2002, Digital Cinema Initiatives LLC (DCI) est une co-entreprise de Disney, Fox, Paramount, Sony Pictures Entertainment, Universal et Warner Bros. Studios.

Son objectif principal est d'établir et de documenter des spécifications volontaires pour une architecture ouverte du cinéma numérique, qui garantissent un niveau élevé et uniforme de performances techniques, de fiabilité et de contrôle sur la qualité.

Recommandations DCI publiées en Juin 2005:

• Compression JPEG2000 2K/4K
• Fichiers et projection 2K compatibles 4K
• Colorimétrie X’Y’Z’
• 4:4:4
• Projection 2K/4K
• Sécurisation forte par clefs de protection
• Son non compressé (pas de format propriétaire): 24 bits sur 48 ou 96 Khz au format WAV / 16 Canaux.
• Une solution validée (3 ans de travaux) proposant des recommandations Standard international SMPTE / ISO.
• Une règle du jeu universelle, un cahier des charges au niveau le plus haut !

Finalisation des détails d’implémentation via la normalisation internationale SMPTE DC28; en France, c'est maintenant une NORME: NORME AFNOR NF S 27 – 100.

Toute salle de cinéma, voulant s'équiper de matériel numérique pour pouvoir diffuser les films au format D-Cinema DCI Jpeg2000 2K, doit se conformer strictement à cette norme universelle sous peine de ne pas pouvoir diffuser les films.

 

Poids numérique

Le cinéma numérique exploite deux définitions compatibles entre elles: le 2K et le 4K. En fonction du format de l'image source, l'image s'adapte par rapport à la largeur (rapport d'image 2,39) ou par rapport à la hauteur de la matrice DLP (1,85):

 

Format D-Cinema	Nombre de pixels/composante	Poids image 4:4:4 12 bits	Débit numérique 24 images/seconde
2K: 2048 x 858 / 2.39	1 757 184 pixels	8 Mo	192 Mo/s | 1,5 Gbps
2K: 1998 x 1080 / 1.85	2 157 840 pixels	9,7 Mo	233 Mo/s | 1,8 Gbps
4K: 4096 x 1714 / 2.39	7 020 544 pixels	31,6 Mo	758 Mo/s | 6 Gbps
4K: 3996 x 2160 / 1.85	8 631 360 pixels	39 Mo	936 Mo/s | 7,5 Gbps

En 2K, on perd donc une petite partie de la définition globale selon le format de l'image; Les tests de la CST ayant montré que sur une copie d'exploitation 35mm la définition n'excédait pas 800 lignes par hauteur d'image, notre image numérique au format 2,39 est donc encore supérieure à ce chiffre. La diffusion 4K corrige ce phénomène, dans une salle bien entendu dont la base de l'écran est très large.

 

Réduction de débit

Plusieurs formats incompatibles entre eux co-existent dans les premiers cinémas numériques:

• Mpeg2 propriétaire
• Mpeg2 MXF interop
• Jpeg2000 ondelettes
• Ondelettes propriétaire…

Le format universel retenu étant la norme Jpeg2000, voici le débit typique d'un film «à la norme» DCI:

• 2k = 1.3 Mo @24im/S = 250 Mbps maximum soit un taux de compression de 7:1.
• 2k = 650 Ko @48im/S = 250 Mbps maximum.

(avec un son à 48 Khz ou 96 Khz 24bits non compressé PCM Wave / 16 canaux.)

sans perte de qualité visuelle.

 

Médias et supports

Les fichiers obtenus en Cinéma Numérique ne dépassant pas les 200 Go, de simples disques durs USB ou un réseau ADSL/Satellite ou fibre permettent l'acheminement et la distribution des films, en faisant l'économie des copies 35mm (environ 2000 € par copie 35mm). Cette économie réalisée sur les copies d'exploitation sera à la base du financement de l'équipement numérique des exploitants, à travers un mécanisme appelé VPF (Virtual Print Fee) ou Frais de copie virtuelle, permet de subventionner pendant les 10 années de transition sans peser sur les exploitants (les distributeurs paient une VPF d'environ 700 € par copie virtuelle pour le financement du projecteur numérique et du serveur chez l'exploitant, incluant les frais de services réseaux de distribution numérique des films).

• Stockage sur 100/150 Go en 2K (90-130 Mbps en VBR / max 250 Mbps)
• 200/300 Go en 4K

Un film en Cinéma Numérique tient sur un simple disque dur USB, et peut être envoyé via ADSL ou réseau satellite, à la demande de l'exploitant.

L'exploitant étant connecté 24/7 au réseau de distribution, on peut facilement imaginer la souplesse et la rapidité du dispositif, pour changer de programmation ou demander une version particulière d'un film.

 

Diffusion Cinéma numérique

Pour la diffusion en salle de cinéma numérique, la projection utilisant la technologie D.L.P. a été retenue: contrairement aux technologies organiques de type LCD, les matrice DMD intègrent une mosaïque de micro-miroirs qui renvoient ou non la lumière de la lanterne. Sony avec sa technologie LCD reflectif SXRD propose aussi un projecteur répondant à la norme DCI.

 

Digital Light Processing = Micro Miroirs DLP

Il s'agit donc de micro mécanique, qui offre une stabilité très importante dans le temps, associée à un espace colorimétrique très large (wide gamut) et un rendu du contraste sans équivalent (les blancs sont vraiment blancs, les noirs sont absolument noirs !).

 

Projecteur DLP Cinemeccanica: 1 support + Tête DLP + Lanterne 7 KW

 

En ce qui concerne l'acheminement des films jusqu'au projecteur cinéma, considérons le processus avec un film 35mm:

Si la définition d'une émulsion 35mm dépasse 4000 pixels par ligne sur un négatif, la CST a indiqué dans ses tests que la copie finale d'exploitation ne dépassait pas 800 lignes par hauteur d'image, soit une définition de l'image 35mm d'environ 1900 x 800 au format d'image 2,39.

Considérons maintenant le nouveau processus de l'image Cinéma Numérique:

L'étape de post-production se termine par la création d 'un Digital Source Master (DSM), généralement dans un format d'images fixes non compressé type TIF ou DPX (selon les laboratoires); pour réaliser une copie de distribution à la norme D-Cinema Jpeg2000 2K, il faut fabriquer un Master de distribution appelé Digital Cinema Distribution Master (DCDM) à partir du DSM, le DCDM étant conforme DCI; ce master de distribution va servir de « matrice » aux copies de distribution; on va donc fabriquer des packages de distribution, appelé Digital Cinema Package (DCP) à partir du DCDM, en y intégrant toutes les versions du film, les sous-titres, et les éléments qui doivent être diffusés en salles. Le DCP est compressé en Jpeg2000 et crypté avec la clef d'encryptage du laboratoire, et encapsulé au format MXF, copié par exemple sur un disque dur USB.

Ce package DCP est ainsi prêt à être acheminé par transporteur (ou par réseau) jusqu'à l'exploitant, qui doit recevoir une clef de décryptage adaptée au projecteur et au serveur via un Key Delivery Message (KDM), généralement envoyé par email ou sur une clef USB.

Transfert du film depuis le disque dur USB externe vers les disques RAID du serveur Jpeg2000

Une fois le DCP et le KDM reçu dans la salle de diffusion, il suffit de recopier film et clef sur le disque dur du serveur Jpeg2000, pour que le serveur alimente, via 2 liens HD SDI, le projecteur DLP. Une playlist sur le serveur permet de piloter la salle de cinéma et d'enchaîner bande annonce et film automatiquement.

Playlist du serveur Jpeg2000 en cours de lecture

  Les plus du D Cinema:

- Fixité de l'image à l'écran (demandez à tous les exploitants qui ont vu une projection DCI...)
- Qualité de projection  identique d'une salle à l'autre, et quelque soit le  nombre de diffusion (pas de détérioration de l'image)
- Choix des  langues et sous-titrage aussi facile qu'un DVD (demande de l'exploitant via le réseau à son distributeur)
- Utilisation multiple du projecteur, ouverture vers le spectacle HD: concerts, matchs, etc...
- 3D avec le même écran et le même projecteur (lunettes actives LCD ou lunettes passives polarisées)

 

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