À l’époque de la vidéo en définition standard (SD) où seules 625 lignes définissaient l’image, il était conseillé de se placer à une distance d’environ sept fois la diagonale de l’écran pour suivre un programme télévisé avec un bon confort de vision. C’est-à-dire sans discerner la grille des pixels, le manque de résolution et les défauts de l’image. Si cet impératif était facile à respecter à l’époque où les téléviseurs offraient une diagonale d’écran de 50 à 60 cm en moyenne, il devient problématique de nos jours, où disposer d’une diagonale d’écran de plus d’un mètre et demi devient monnaie courante. Peu d’habitations disposent d’une pièce de vie d’une huitaine de mètres de long. Par ailleurs, il est vrai que disposer d’un grand écran et l’observer de près permet de retrouver pleinement une ambiance cinéma, pour peu que l’image reste riche en détails parfaitement définis, contrairement à ce qui était le cas durant de longues années en vidéoprojection par exemple. Première étape pour parvenir à cet objectif, disposer d’écrans de résolution plus grande comptant un nombre plus important de pixels.
Une envolée de la définition jusqu’à la 8K
Si l’arrivée de la vidéo HD, avec ses images comptant 1 220 x 1 080 pixels, a nettement amélioré les choses, l’Ultra HD 4K (3 840 x 2 160 pixels) a encore boosté la finesse du détail de l’image. Et aujourd'hui, la plupart des téléviseurs sont capables d’afficher une image Ultra HD 4K dès que la diagonale de l'écran avoisine ou dépasse un mètre. Pour aller toujours plus loin et accompagner l’accroissement de la diagonale de nos téléviseurs, divers constructeurs ‑Samsung en tête‑ proposent des écrans Ultra HD 8K depuis plusieurs années déjà. Si ces derniers relèguent le problème de l’effet de grille à de l’histoire ancienne ‑même avec un très faible recul‑ il est impératif que chacun des nombreux pixels supplémentaires soit affiché le plus proprement possible. Explications.
© Piotr Adamowicz / Amaly
Tout comme l’Ultra HD 4K comparé à la HD, l’Ultra HD 8K offre une définition quatre fois supérieure celle de l’UHD 4K (cf. photo ci‑dessus) avec des images comptabilisant 7 680 × 4 320 pixels, soit près de 33,2 millions (contre près de 8,3 millions en UHD 4K). Cependant, une telle définition soulève un nouveau problème, celui des sources, ou plutôt celui des contenus disponibles susceptibles de répondre aux exigences de qualité de ce nouveau format. Certes, de nouvelles productions tournées en 8K native devraient faire leur apparition à l’avenir sur les services OTT (YouTube ou le Français The Explorers, par exemple, accueillent déjà nombre de contenus 8K), mais la TNT est au mieux en UHD 4K (seule la chaîne France 2 UHD est disponible à l’heure d’écrire ces lignes). La vidéo DVD, Blu‑Ray et 4K Ultra HD Blu‑Ray oscille quant à elle de la SD à l’UHD 4K en passant par la HD. Idem pour le streaming selon les plateformes. De même, l’immense majorité des films est aujourd’hui captée en vidéo 4K et les plus anciens sont le plus souvent stockés sur des bobines de film argentique 35 millimètres. Or, ces deux sources ne disposent pas d’une définition suffisance pour espérer des remastérisations 8K. On estime que la définition des meilleurs tournages 35 mm est peu ou prou équivalente à celle d’une définition 6K. Encore que, une telle comparaison soit délicate à établir. Le film 35 mm argentique est assimilable à un système analogique et le « grain » que présente l’image varie en fonction de multiples paramètres tels que sensibilité du film utilisé, flous liés aux mouvements, temps de pose, éclairement, etc.
L’IA, effets spéciaux dernière génération pour retrouver des détails
C’est ici que peut intervenir l’intelligence artificielle (IA) pour offrir à l’image une définition supérieure à celle saisie durant le tournage des différentes séquences. Mais comment un système d’IA, aussi futé soit‑il, va‑t‑il réussir à recréer de toutes pièces des éléments d’image non captés par la caméra ?
Pour comprendre le processus mis en œuvre par l’IA, prenons le cas d’un visage. Par manque de définition, s’il reste parfaitement reconnaissable, certains de ses éléments présentent une sensation de flou. L’iris des yeux, les sourcils ou cils, par exemple, ne sont pas clairement définis. Ils se présentent plutôt comme des zones plus sombres sans détailler aucun cil ou sourcil. Lorsqu’on lui présente une telle image, le système d’IA va immédiatement identifier qu’il s’agit d’un visage. Puis va reconnaître les zones correspondant à l’iris des yeux tout comme celles des cils ou des sourcils. En consultant des bases de données contenant plusieurs millions d’images en très haute définition d’iris puis de cils et de sourcils, le système d’IA va sélectionner celles correspondant au mieux aux différentes zones précédemment repérées (en termes de couleurs, de forme, d’échelle…). Il ne lui reste plus qu’à incruster dans l’image d’origine les images d’iris, de cils et de sourcils piochées dans la base de données pour offrir à l’image du visage une très haute définition. Certes, ces détails ainsi « reconstruits » ne sont pas obligatoirement strictement conformes à la réalité, mais ils sont suffisamment plausibles pour le cerveau humain pour que l’image définitive apparaissent d’un réalisme et d’une définition époustouflants. À ce titre, l’IA fait office d’effets spéciaux particulièrement sophistiqués dont la mission est d’être parfaitement transparents pour le téléspectateur.
Des technologies où Samsung dispose d’une réelle avance par rapport à la concurrence
Reste que, pour qu’un tel dispositif de « régénération de définition » fonctionne, deux paramètres sont essentiels. Le premier concerne la puissance de calcul à mettre en œuvre ; le second la richesse des bases de données chargées de fournir les éléments d’image. Deux domaines où Samsung dispose déjà d’une belle avance par rapport à la concurrence.
Dernier-né de Samsung, le téléviseur Neo QLED 8K QN900D millésime 2024 constitue une véritable vitrine technologique de ce savoir‑faire. Son traitement d’image, et notamment le procédé 8K AI Upscaling Pro, se base sur le processeur NQ8 AI Gen 3 de toute dernière génération. Alimentée par l'IA, cette puce 8K est la plus puissante jamais proposée par Samsung à ce jour dans ses téléviseurs. Elle dispose d'une unité de traitement neuronal (NPU) deux fois plus rapide que celle qui équipait son prédécesseur et bénéficie d'un nombre de réseaux neuronaux multiplié par huit, passant ainsi de 64 à 512. La puce NQ8 AI Gen 3 améliore ainsi considérablement l’Upscalling Ultra HD 8K grâce à ses 512 réseaux neuronaux AI. Une optimisation de l’image qui permet à ce téléviseur d'exploiter tout le potentiel de sa définition depuis des sources Ultra HD ou HD, entre autres.
Ce n’est pas tout. Par rapport au Neural Processor embarqué dans les séries TV 8K l’année dernière, le NQ8 AI Gen 3 possède des capacités sensiblement accrues. Les vitesses du NPU et du GPU sont ainsi 2x et 1,4x plus rapides, et le CPU présente une augmentation de 15% de la vitesse. Si l’on compare encore ce dernier au processeur qui équipe les TV Ultra HD 4K de la marque, les performances s’envolent : le nombre de réseaux neuronaux est multiplié par 25, la vitesse du GPU est 2,2x plus rapide et le GPU est 30% plus véloce. Impressionnant !
IA associée à des bases de données ultra‑spécialisées
En ce qui concerne les algorithmes d'Upscaling liés à chacun des modules neuronaux, Samsung innove ici encore. Plutôt que de proposer une base unique de données « généralistes », la marque a préféré créer différentes bases de données spécialisées chacune dans un domaine bien défini. Pour illustrer cette démarche, l’exemple des chefs de cuisine est désormais connu : pour réussir un repas mixant une multitude de plats en provenance des pays monde entier (France, Inde, Japon, Italie, Espagnol, etc.), l’idéal est de confier leur réalisation à autant de chefs du cru. Ainsi, chaque plat est véritablement préparé avec la recette traditionnelle pour un maximum de saveurs. Cette segmentation des connaissances culinaires vaut pour les informations visuelles (image de nature, de ville, de paysages ensoleillés, pluvieux, d’animaux…) et offre la possibilité de gagner tant en richesse des ressources proposées qu’en rapidité de sélection.
IA : un impact, aussi, sur l’ergonomie et la consommation d’énergie
De plus, outre cet Upscalling des sources, Samsung profite des nouvelles possibilités qu’offre l’IA pour doter son téléviseur de fonctions de confort et d’ergonomie avancées. C’est entre autres le cas de la fonction Real Depth Enhancer Pro. Grâce à l’apprentissage en profondeur de l'IA, cette fonction ajoute des détails aux scènes rapides en utilisant l'IA pour contrôler avec précision les Mini LED. De même, en détectant la partie d'une scène sur laquelle l'œil humain se concentre naturellement et en la mettant en valeur, les images semblent plus réalistes et tridimensionnelles.
De son côté, la fonctionnalité AI Energy Mode est présente pour économiser l’énergie consommée sans jamais influer sur l’expérience audiovidéo. C’est le cas de la luminosité adaptative selon les conditions de l’environnement du TV, soit l’heure de la journée ou les conditions d’éclairage de la pièce où il se trouve. Plus fort, et lié à la fonction Real Depth Enhancer Pro, en détectant la partie d'une scène sur laquelle l'œil humain se concentre, d’autres voient leur luminosité très légèrement réduite pour accentuer l’effet de profondeur. Réalisées à la marge sur toutes les images d’un signal, ces opérations permettent de modérer la consommation (à vérifier de visu ensuite via l’interface SmartThings du TV).
Traitements IA avancés
Mais Samsung va encore plus loin et exploite l’intelligence artificielle avec le mode AI Customization pour reconnaître chaque type de contenu diffusé et lui attribuer automatiquement des réglages personnalisés. On se rapproche ici de fonctionnalités telles que les réglages en mode Cinéma, Sports, Jeu vidéo, etc. Ainsi, au sein des Samsung UHD 8K 2024, un système de compensation de mouvement novateur dénommé AI Motion Enhancer Pro est par exemple capable de reconnaître les plus petits objets (batte de tennis, ballon de football…) et d’adapter automatiquement le traitement vidéo pour éliminer les défauts de flou, de scintillement ou les artéfacts (dédoublement de l’objet).
Plus intéressant encore, outre le fait que chaque réglage est personnalisable, une fois celui‑ci mémorisé, le téléviseur sera capable de l’appliquer automatiquement en fonction de la diffusion en cours. Pour cela, le mode AI Customization analyse en permanence le contenu reçu et reconnaît automatiquement le type de programme pour lui appliquer le mode préprogrammé par l’utilisateur.
Nouveau aussi en 2024, la fonction AI Auto Game Mode. Avec une console de jeu raccordé au téléviseur en HDMI et le réglage Game Genre de la Game Bar paramétré sur Auto, le titre du jeu affiché à l’écran est « lu » pour être associé à travers la base de données vidéoludique du TV à un genre particulier. Et ainsi adapter automatiquement les traitements image et son pour offrir une expérience gaming optimale. Par exemple, avec un jeu de football, l’écran bascule en mode Sport pour une gestion optimisée des mouvements et actions rapides. Avec les jeus Call of Duty ou Counter Strike, le paramètre FPS est directement sélectionné pour déboucher les zones sombres de l’image et un placement extrêmement précis des sons souvent révélateurs de la présence d’ennemis. Bien sûr, c’est idem pour les modes jeu RPG ou RST.
L’IA s’intéresse aussi au son
Bien sûr, l’IA ne concerne pas exclusivement l’image. Il est intéressant de connaître son implication dans les autres composantes d'un téléviseur Samsung 8K. Le son bénéficie donc, lui aussi, de son apport. Le nouveau système Active Voice Amplifier Pro de Samsung, basé sur l’IA, a pour mission d’optimiser la restitution des dialogues. Il se base sur une technologie exclusive d'apprentissage en profondeur pour améliorer considérablement la restitution des voix. Il les sépare du reste de l'audio, améliorant ainsi l’intelligibilité des dialogues quel que soit le volume d’écoute. À noter que ce traitement du message audio prend aussi en compte le comportement acoustique de la pièce d’écoute. Grâce à un traitement neuronal avancé, chaque « objet sonore » est extrait de la bande‑son et traité individuellement, ce qui garantit une clarté vocale améliorée ainsi qu’une expérience audio équilibrée et vivante fidèle aux intentions du créateur de l’œuvre.
Ce traitement audio exploite simultanément un processeur de signal (DSP) et une unité de traitement neuronal (NPU) pour analyser les scènes audio et extraire chaque détail sonore. Une spécificité qui permet aux utilisateurs d'apprécier pleinement la subtilité de chaque prise de son en respectant fidèlement les souhaits de son réalisateur.
Une restitution 6.2.4 sans aucun ajout de matériel via IA
Pour un réalisme encore optimisé, les haut‑parleurs intégrés au téléviseur, y compris les haut‑parleurs du canal central, suivent chaque mouvement d'une scène avec précision grâce à l'IA, créant ainsi un paysage sonore détaillé. Baptisé OTS Pro, ce dispositif fait bénéficier les utilisateurs d'une expérience sonore immersive dotée d’un son 6.2.4 canaux, compatible Dolby Atmos, sans qu’il soit nécessaire d’adjoindre au téléviseur des enceintes auxiliaires ou des satellites de son d’ambiance.
L’IA pour la fonction Knox Security
Enfin, il est un autre domaine où l'AI entre en jeu, la fonctionnalité Knox Security. En effet, à travers la fonction Smart TV transitent de plus en plus de données personnelles sensibles, par exemple des codes d'accès aux applications, des clés de sécurité, des données biométriques ou les précieuses informations personnellement identifiables (PII). De même, le mode Knox Samsung protège le téléviseur des virus et des hackers, et le navigateur internet intègre même un dispositif anti‑phishing. Et pour un maximum de sécurité, toutes les données dites sensibles sont stockées dans une mémoire séparée, associée à une puce dédiée. Elles restent ainsi parfaitement en sécurité même si l'intégrité du téléviseur venait à être compromise (code malveillant en provenance d'une application piratée par exemple). À savoir, l'environnement Knox est régulièrement et automatiquement mis à jour via la connexion internet du téléviseur. Disponible depuis 2015, cette fonctionnalité désormais gérées par IA voit ses capacités décuplées.
On le constate, si l’intelligence artificielle est présente au sein de tous les téléviseurs premium du marché, les TV Samsung UHD 8K 2024 (les seuls nouveaux spécimens de leur espèce cette année) vont sensiblement plus loin avec une section IA avancée (important nombre de modules neuronaux), nécessaire pour exploiter pleinement la définition de ces diffuseurs pour un résultat à l’écran encore jamais vu. Sans parler d’avancées également présentes en termes d’ergonomie avec, par exemple, la possibilité de mise en œuvre automatique de traitements vidéo en fonction de la nature du signal affiché et, surtout, selon les préférences paramétrées par l’utilisateur.
