La boîte à idées - Le blog de Jean Chambard

Paris, le 31 juillet 2019

Je vous ai parlé récemment de mon passage du Full HD à la 4K. Et des apports de cette dernière (notamment le HDR). Mais passer à la 4K n'est pas neutre quand on dispose de tout un système Home Cinema Full HD autour de sa télévision. Et mettre à jour son home cinéma revient cher, très cher. Voici donc comment j'ai ou je compte adapter mon home cinéma  en plusieurs étapes.

1 - un home cinéma c'est quoi

Un home cinema, c'est un un système qui permet de retrouver un son proche de celui d'un cinéma, mais à la maison. Cela permet donc de regarder un film de son canapé et de reproduire l'ambiance sonore des salles obscures. Le son du cinéma, c'est un son "surround". Soit en bon français un son multi-canal ou encore un son ambiophonique (mais personne ne dit çà).

Une installation stéréo dispose de 2 enceintes. Une pour chaque oreille. Une installation multi-canal dispose d'au moins 5 enceintes :

• 2 enceintes frontales ; généralement on utilise des enceintes colonnes, très esthétiques mais assez encombrantes. Elles permettent la spatialisation du son, à gauche ou à droite.

• 1 enceinte centrale, positionné généralement sous la télévision, et qui permet de reproduire les dialogues du film.

• Deux enceintes latérales ou "surround", qui permettent de reproduire les sons latéraux ou venant de l'arrière. Pour plus de réaliste, on pourra donc déployer 2 enceintes latérales et 2 enceintes arrières, pour disposer ainsi d'un système à 7 enceintes

• A ces 5 enceintes, on rajoute généralement 1 à 2 caissons de basse pour obtenir un système 5.1 (respectivement 5.2) avec 5 canaux principaux et 1 canal  LFE - Low Frequency Effect - sur lequel 10% des données numériques sont allouées. Quand on dispose de 7 enceintes, on parle de système 7.1. On peut ainsi monter jusqu'à 9 enceintes...

La distribution du son sur les différents canaux est assuré par l'amplificateur audio-vidéo (AVR). C'est lui qui est chargé d'extraire des différents canaux les informations audio pertinentes pour les diffuser sur les enceintes, en fonction de l'effet sonore recherché. C'est lui aussi qui fait transiter le signal vidéo vers la télévision. C'est donc une pièce maîtresse du dispositif.

Ce système finalement très classique fonctionne en 2 dimensions uniquement : de gauche à droite et d'arrière en avant. Il lui manque donc une dimension qui est de bas en haut. On a rajouté cette troisième dimension via des standards comme le Dolby Atmos. Le Dolby Atmos permet de localiser précisément les effets sonores, en hauteur, en largeur et en profondeur. Il peut s'agir par exemple de placer précisément les bruits et les conversations de différentes personnes dans une salle de restaurant. En plus de la musique d'ambiance diffusée dans toute la salle et donc reproduite par toutes les enceintes, il est alors possible de positionner précisément la conversation d’une personne située à un point de la pièce, le grincement d’un couteau sur une assiette à une autre table et le ronflement des brasseurs d'air au dessus des protagonistes de la scène.

Le Dolby Atmos nécessite une ou deux paires d'enceintes spécifiques, orientant le son vers le plafond pour qu'il y soit réfléchit. Avec 1 paire d'enceinte Atmos et un système 5.1, on obtient un système 5.1.2. Avec 2 paires d'enceintes Atmos, on obtient un système 5.1.4.

A noter qu'il existe également des barres de son multi-canal compatibles Dolby Atmos. Elles représentent une alternative très compactes aux traditionnels packs d'enceintes. Elles sont pour cela équipées de haut-parleurs dédiés, positionnés sur le dessus de la barre de son et dirigés vers le plafond par lequel les effets Dolby Atmos sont alors réfléchis vers les spectateurs.

2 - Ma configuration Full HD

Pour ma part, je dispose d'un simple système 5.1, et c'est déjà beaucoup de câbles à gérer. Peut-être me laisserais-je un jour tenter par le 5.1.2 ou un 7.1 mais pour le moment, je me contenterai d'adapter mon home cinéma à un nouvel arrivant. Un nouvel écran 4K. Avec une question centrale : tout mon système home cinéma était conçu pour le full HD, et articulé autour d'un ampli audio-vidéo qui ne supporte que le Full HD. Vais-je devoir tout changer ?

Au niveau du système audio, j'ai donc la configuration configuration suivante : le cœur du système est composé d'un amplificateur audio-vidéo qui me permet de diffuser le son de mes sources vers 5 hauts-parleurs (deux colonnes plus une voie centrale situées à côté de la télévision, deux enceintes bibliothèques sur le côté) et un caisson de basse.

Mon amplificateur AV a été l'un des premiers à supporter le HDMI 1.3a. La version est importante car c'est à partir de cette version que l'on pouvait diffuser un son de qualité sans perte sur 5 à 7 canaux sur un seul câble HDMI. Avant ça, il valait mieux utiliser les bons vieux câbles audio avec connecteurs RCA.

Côté source, j'ai branché un lecteur blu-ray, une console de jeu (une PS3) et ma box TV. J'ai aussi un NAS multimédia branché sur le réseau, qui me permet de visionner photo et vidéos sur ma télévision. Pour cela, j'ai naturellement branché mon téléviseur sur le réseau. Ce qui fait que je court-circuite mon home cinéma dès que je visionne une vidéo depuis mon NAS.

Pour retrouver un son digne de ce nom, j'ai dû connecter mon téléviseur à mon amplificateur avec un câble audio optique. Ainsi le son est redirigé par le téléviseur vers l'amplificateur qui fait son travail.

3 - Aparté sur la norme HDMI et le HDCP

Construire un home cinéma reste un petit casse-tête que les constructeurs s'appliquent à rendre plus compliqué qu'il ne devrait l'être. Il faut en effet respecter certaines normes et compatibilités si vous voulez que cela fonctionne. De votre lecteur à la télévision, en passant par l'amplificateur audio-vidéo.

La première norme à maîtriser est la plus simple. Il s'agit de la norme HDMI. Cette norme a été conçue pour faire transiter la vidéo et le son sur le même câble, évitant ainsi l'inévitable plat de spaghetti que créent les câbles entre eux.

La première version intéressante de cette norme est la 1.2. Le HDMI 1.2 est la norme minimale, car elle fournit audio et vidéo sur un seul câble. Elle supporte aussi les formats audio du SA-CD. Mais ce n'est pas malheureusement pas suffisant. Car dès que l'on veut faire du multi-canal (c'est à dire diffuser du son sur plus de 2 hauts parleurs en stéréo), il faut passer a minima à la version 1.3.

Le HDMI 1.3 est la première version à supporter les formats audio haute-résolution multi-canaux 7.1 sans perte, comme le Dolby TrueHD, DTS-HD et DTS-MA (Master Audio). Ceci a son importance puisque la bande son des disques Blu-ray est encodée dans ces formats et que c’est le minimum requis pour être en mesure d'en profiter avec son home cinéma. Cela se traduit techniquement par :

• Une augmentation de la bande passante (passant de 4,95 Gbit/s à 10,2 Gbit/s), ce qui permet de faire passer le son mais aussi d'améliorer la qualité des couleurs :

• Un support du Deep Color avec 30-bit, 36-bit et 48-bit sRGB ou YCbCr comparé au 24-bit sRGB ou YCbCr dans les précédentes versions HDMI

• Une prise en charge d’un espace de couleurs 1,8 fois plus large que le sRGB : xvYCC

•  Des améliorations techniques surtout à destination des constructeurs :

  • La définition de câble de catégorie 1 et 2. Le câble de catégorie 1 correspond à une fréquence pixel max. de 74,25 MHz tandis que la catégorie 2 correspond à une fréquence pixel max. de 340 MHz.

  • La définition d’un nouveau connecteur de Type C (mini-HDMI) pour appareils portables

• De nouvelles fonctions directement perceptibles pour les utilisateurs

• Une nouvelle fonction Lip-sync pour une synchronisation automatique de l’image et du son

• Le Support du Dolby TrueHD et DTS-HD Master Audio7, format compressés sans perte de qualité des disques Blu-ray et HD DVDs

NB : Les versions a, b, b1 et c ne sont que des ajustements techniques sans conséquence sur l'utilisateur. N'en tenez pas compte.

Le HDMI 1.4 ajoute le support de la 3D (en résolution Full HD). Il a été conçu pour cela. Il offre ainsi des débits qui permettent non seulement le support de la  3D stéréoscopique mais aussi de la 4K (hors HDR). Cela se traduit par :

• Le support de la 3D stéréoscopique

• Le support des résolutions 4K (4096×2160 à 24 Hz) et UHD (3840×2160 à 24 Hz / 25 Hz / 30 Hz)

• Le support de l'ARC (Audio Return Channel) qui permet de faire transiter les flux audio dans le sens retour (typiquement de votre téléviseur vers votre amplificateur). Ceci permet ainsi d'émettre sur votre système home cinéma le son issu de votre téléviseur. Pratique quand on fait du streaming (Netflix ou autre) depuis sa TV.

• La possibilité de servir de câble réseau avec une vitesse de 100 Mbps : plus besoin de brancjer sa télé sur sa box internet déjà saturée...

• L'ajout d’espaces colorimétriques comme l’Adobe RGB

• La définition d'un nouveau connecteur (micro-HDMI) pour les appareils portables, 50 % plus petit que le mini-HDMI introduit par la norme 1.3.

Le HDMI 2.0a (et b) apporte le support de la 4K et du HDR qui requièrent des débits plus importants (18 Gbits/s contre 10 Gbps pour la 1.4). Et c'est donc celle-là qui nous intéresse. Puisque sans HDR, la 4K n'a que pour seul intérêt d'avoir un écran plus grand. Sans pouvoir bénéficier des couleurs et des niveaux dynamiques de luminosité de la HDR.

Quant à la version HDMI 2.1, elle a été introduite pour supporter les débits de la 8K, soit 48 Gbits/s. Et potentiellement le retour gagnant de la 3D dans ces résolutions d'ici quelques décennies.

Le schéma suivant résume brièvement les usages de chaque norme. Vous pourrez vous reporter à la page HDMI de wikipédia pour les débits nécessaires à chaque format, fréquence et profondeur de couleur.

Mais au HDMI les constructeurs ont eu la mauvaise idée d'associer le HDCP (High-Bandwidth Digital Content Protection), un procédé électronique et logiciel élaboré par Intel destiné à protéger de la copie les flux numériques vidéo et audio haute définition. C'est l'équivalent du DRM (Digital Rights Management), censé protégé la musique numérique et que les éditeurs ont fini par abandonner.

Les premières versions HDCP (1.xx) ne protégeaient que certaines connectiques "physiques" (au travers d'un câble donc). La version 2 du protocole, qui a fait son apparition en 2008, peut être utilisée indépendamment de la connectique, y compris sur les transmissions sans fil.

La version HDCP 2.1 du protocole, en sus de corriger quelques bugs, intègre une fonctionnalité permettant d'autoriser, ou non, le transfert des flux sur des appareils équipés en HDCP 1.x, ce qui autorise une certaine forme de rétrocompatibilité.

La version HDCP 2.2, élaborée pour protéger les flux 4K n'est pas rétrocompatible avec les autres versions (sauf à utiliser un boîtier spécifique de type HDFury splitter), car elle nécessite un matériel spécifique et les mises à jour logicielles n'y feront rien.

Quant à la version HDCP 2.3, rétrocompatible avec la 2.2 (dieu merci), elle a été introduite pour protéger la 8K et est donc logiquement couplée avec le HDMI 2.1.

4 - Surtout ne rien changer

Me voilà donc avec une télévision 4K, avec des ports HDMI 2.0b supportant le HDCP 2.2 pour une résolution maximale de 60fps @ 2160p.  Ouf, je suis donc prêt à recevoir une source 4K HDR.

Ma priorité est de pouvoir continuer à recevoir la télévision via la box de mon opérateur Internet et sa fibre - cela fait longtemps que j'ai abandonné l'antenne TNT - et de lire mes films, que ce soit en streaming depuis mon NAS ou depuis mon lecteur de blu-ray (full HD).

Ma box TV n'est pas compatible 4K, mais peu importe. Il n'y a pas encore de vrai contenu 4K et je vais donc me contenter de l'upscaling de la télévision (sans HDR donc). Il suffit de raccorder mon amplificateur audio-vidéo à ma télévision 4K, via l'interface HDMI 1.3a de l'amplificateur. Et hop le tour est joué. Je note une nette amélioration, surtout liée à l'écran OLED plus qu'à la 4K qui n'est de fait que du HD mis à l'échelle par le téléviseur. L'image des quelques chaînes qui émettent encore en SD sont d'ailleurs assez sales.

Mais je n'ai pas dit mon dernier mot : je génère par ailleurs une copie numérique d'un blu-ray 4K acheté en avance et le stocke sur mon NAS. Me voilà capable de visionner depuis ma télévision du contenu 4K HDR ! le son transite toujours quant à lui par le câble optique numérique. Et c'est c'est vraiment beaucoup beaucoup mieux...

Cela reste un peu limité je vous l'accorde. Il est urgent de pouvoir disposer d'une vraie source 4K HDR. Le hic reste que mon amplificateur audio-vidéo n'est pas compatible. Faut-il que je change tout d'un coup, ou puis-je acheter l'un après l'autre, et dans quel ordre ?

6 - Scénario 1 : acheter un lecteur blu-ray 4K HDR

L'avantage de ce scénario est de pouvoir disposer immédiatement de la meilleure source audio et vidéo Haute Définition. C'est aussi la moins coûteuse, un lecteur blu-ray coutant moins cher qu'un amplificateur home cinéma.

Il faut pour cela que le lecteur blu-ray dispose de 2 sorties HDMI (comme le Sony UBP-X800 ou le Panasonic DP-UB820), l'une utilisée pour diffuser l'image, et qui fonctionne donc en HDMI 2.0/HDCP 2.2, tandis que l'autre diffuse le son vers l'amplificateur AV, en HDMI 1.3.

Il suffit donc de raccorder la sortie audio du lecteur à l'AVR (Audio-Video Receiver ou amplificateur Audio-Vidéo) et de raccorder la sortie vidéo à la TV directement, en court-circuitant l'AVR. Comme le montre le schéma ci-dessous.

L'inconvénient de ce scénario est qu'il complexifie un chouïa le câblage et la configuration des entrées-sorties des équipements. Et qu'il est vite limité. Il faut ensuite mettre à jour impérativement l'AVR pour pouvoir continuer à mettre à jour ses équipements, sauf à raccorder tout sur le téléviseur. Mais on perd alors tout l'intérêt du Home Cinéma.

7 - Scénario 2 : mettre à jour son amplificateur audio-vidéo

Ce scénario permet de reconcentrer toutes les sources, qu'elles soient 4K ou pas sur l'AVR : Box TV, lecteur Blu-ray, console de jeux, lecteur de CD, etc.

En utilisant la fonction ARC (Audio Return Channel) de ma prise HDMI 2.0, je peux même supprimer le câble audio optique pour n'avoir plus qu'un seul câble. Il faut que je me branche à la prise HDMI ARC du téléviseur ; elle est généralement repérée par le symbole ARC. L'idéal serait d'avoir une prise eARC (e pour Enhanced) pour véhiculer un son multi-canal sans perte, mais je me contenterai du son 5.1 compressé.

Dans ces conditions, je peux passer à la Box TV 4K de mon opérateur Internet, c'est le plus facile et le moins cher. Mes autres sources (lecteur blu-ray et console de jeu) restent en Full HD, et leur signal est mis à l'échelle (upscaling) par l'AVR.

8 - Le résultat final

Une fois tout mis à jour, l'ensemble a retrouvé sa cohérence : résolution 4K, ports HDMI 2.0 et HDCP 2.2.

Enfin, pour piloter toutes ces boîtes,  j'ai opté pour une télécommande universelle, mais je vous en parlerai une autre fois.

Alors, à jour... Oui, jusqu'à la prochaine mise à jour, peut-être constituée de la 8K couplée  à lune 3D stéréoscopique enfin correcte (sans lunettes, visibles par tous et avec une offre de films digne de ce nom). Un jour peut-être...