Lorsqu’on cherche à obtenir une image animée de très grande taille dans des applications de grande envergure (concerts, festivals, événements divers, architecture…), deux principales voies technologiques se présentent :
Celle des grands écrans (murs d’images) constitués d’assemblages d’écrans de taille élémentaire ou de panneaux émissifs couverts de LED de couleurs dans une structure rigide, et celle de projecteurs vidéo séparés formant une image sur un écran passif, voire sur la surface naturelle du fond de scène.
Les deux solutions possèdent leurs propres spécificités, et elles ne sont pas équivalentes ou interchangeables. Dans la plupart des cas, le choix s’impose de manière assez immédiate.

Le compromis luminosité/dimension d’image

La moindre des choses pour une image spectaculaire, c’est d’avoir suffisamment de luminosité pour avoir l’impact souhaité tout en cohabitant, le plus souvent, avec des éclairages ambiants (cas des spectacles, des studios de télévision…). La plupart des solutions à base de panneaux actifs juxtaposés est extensible presque à volonté, chaque panneau conservant sa luminosité indépendamment de la configuration dans laquelle il est intégré.
La luminosité, qui s’exprime le plus souvent en candelas par mètre carré (cd/m2), l’unité du système international(1) , ne dépend donc pas de la surface de l’écran. On notera par ailleurs que n’importe quel format d’image peut être réalisé, car on peut le plus souvent ajouter des rangées ou des colonnes de modules de manière indépendante au gré des besoins.

Avec un vidéoprojecteur, on peut également réaliser l’image de la taille qu’on veut, du moins théoriquement. Pour agrandir l’image, il suffit d’éloigner le projecteur et de refaire la mise au point optique (voir figure 1), ou, sans changer la position du projecteur, d’agir sur la commande de zoom quand l’objectif de projection est à focale variable, ou bien encore, si cela ne suffit pas, d’échanger l’objectif pour un type à focale plus courte, car la plupart des vidéoprojecteurs à haute luminosité sont à objectif interchangeable.

Figure 1

Malheureusement, le flux émis par le projecteur ne change pas et il se répartit sur la totalité de la surface de projection.
Par conséquent, la luminosité est inversement proportionnelle à la surface de l’image projetée, c’est-à-dire inversement proportionnelle au carré de la taille d’image (base ou diagonale), et, à focale constante, inversement proportionnelle au carré de la distance de projection. Au-delà d’une certaine taille d’image, la diminution de la luminosité de l’image n’est plus acceptable, et il s’impose de la compenser en utilisant plusieurs projecteurs.

Deux procédés peuvent être mis en œuvre :

– Plusieurs projecteurs projetant la même image superposée et ajoutant leurs flux.
– Plusieurs projecteurs projetant des fractions juxtaposées de l’image, avec un raccordement adéquat (comprenant éventuellement des zones de superposition) de manière à ce que les images se fusionnent de manière indécelable (voir figure 2).

Figure 2

Le compromis résolution/luminosité

Avec les modules à LED, l’augmentation de la taille de l’écran se traduit par une augmentation de la résolution totale de l’image, puisqu’elle s’effectue en ajoutant des « pixels » sans changer leur espacement. Il convient à la source de s’adapter au format de l’image (qui peut s’éloigner de manière très sensible des formats normalisés par l’industrie de la visualisation électronique et de l’audiovisuel).
Certains écrans à LED augmentent la luminosité en multipliant le nombre de LED composant chaque « pixel », ce qui n’est possible qu’avec des grands pas, c’est-à-dire des résolutions spatiales relativement faibles. Ces modules sont bien adaptés pour les écrans de très grandes dimensions à regarder de loin (grands festivals, par exemple).

Certains modules utilisent des LED multipuces en boîtiers CMS entièrement transparents(2), qu’il est possible de monter de manière jointive (voir figure 3). Il s’ensuit des résolutions élevées avec des luminosités importantes (et un coût souvent aussi spectaculaire !). De tels écrans sont en général de dimensions relativement modestes et plutôt réservés aux usages de prestige en intérieur.

Figure 3a

Figure 3b

Figure 3c

Figure 3d

Avec des vidéoprojecteurs, le compromis est différent. Il est toujours préférable d’utiliser des images conformes à la résolution du dispositif d’imagerie interne à l’appareil (dite résolution native). L’électronique interne est capable d’accepter un certain nombre d’autres formats et de les redimensionner pour les adapter à la résolution de l’appareil, mais cela peut causer une certaine dégradation de l’image.
Le nombre de « pixels » effectifs étant figé par construction, lorsqu’on agrandit l’image, c’est leur dimension qui s’agrandit (voir figure 4). Par conséquent, lorsque se pose la question d’utiliser plusieurs vidéoprojecteurs pour réaliser une image lumineuse de grande taille, la question de la définition de l’image finale se pose également.

Figure 4

Si on superpose les images de plusieurs projecteurs, on ne modifie pas la résolution de l’image. En revanche, si on juxtapose l’image de plusieurs projecteurs, on multiplie la résolution de l’image.
Ainsi, lorsqu’on souhaite une image au format 4K, on peut avoir intérêt à utiliser quatre projecteurs 2K accolés, car non seulement on obtiendra de cette manière le même résultat qu’avec un projecteur 4K (aux pertes dues aux zones de recouvrement près), mais en plus, on aura une luminosité multipliée par plus de 4 (car, pour des raisons technologiques, toutes choses étant égales par ailleurs, un projecteur 4K est généralement moins lumineux qu’un projecteur 2K).
Bien entendu, cela nécessite que la source soit capable de gérer le découpage de l’image et de fournir les signaux nécessaires au pilotage de 4 projecteurs.

Le contraste réel

Bizarrement, avec les modules à LED, on ne se pose jamais (ou presque) la question du contraste. C’est qu’en réalité, comme avec toute technologie émissive à vision directe, le principe n’éprouve aucune difficulté à fournir un contraste très élevé, et potentiellement « infini ». La raison est que le « blanc » est ce qu’il est, mais que le noir s’obtient en éteignant les LED, et que, par conséquent, il s’agit d’un « vrai » noir.
Dans des conditions de laboratoire (environnement totalement obscur), le contraste statique (rapport écran entièrement blanc/écran entièrement noir) est infini. En utilisation réelle, il n’en est pas très éloigné, dans la mesure où l’espace entre les LED est habituellement noir et donc peu susceptible de réfléchir la lumière environnante.

Le problème est tout autre pour la vidéoprojection. En premier lieu, le contraste propre au projecteur, mesuré dans des conditions de laboratoire, n’est pas infini. Il diffère selon les technologies, la qualité de la réalisation et la méthode de mesure (statique ou dynamique, etc.). Cela n’empêche pas certains de ces appareils de s’approcher de l’idéal en satisfaisant les recommandations pour le cinéma… qui tiennent compte des réalités de l’exploitation (donc ont des exigences réalistes en termes de contraste) et partent du principe que la projection s’exploite dans une salle obscure(3).

Mais l’utilisation de vidéoprojecteurs dans un milieu lumineux (concerts, événements festifs…) pose un réel problème au niveau du contraste. En effet, la projection conventionnelle (frontale) s’effectue sur une surface réfléchissante (idéalement un écran blanc spécialement traité).
Or cette surface réfléchit tout sans distinction, qu’il s’agisse de la lumière émise par le projecteur ou de la lumière environnante (éclairage ambiant, éclairage scénique, poursuites, effets, etc.). Par conséquent, ces lumières « parasites » viennent éclairer les parties sombres de l’image projetée et en dégrader considérablement le contraste.

De fait, une image de vidéoprojection vue en plein jour suscite souvent une impression de fadeur, de mollesse, de manque d’énergie, à moins d’avoir un, voire plusieurs projecteurs extrêmement lumineux et énergivores… et de risquer l’éblouissement.
L’utilisation de vidéoprojection en plein jour est donc problématique (les écrans géants à LED sont plus adaptés à cet environnement d’utilisation), et même en salle fermée ou de nuit, les éclairagistes doivent prendre garde à ne pas illuminer les écrans de projection afin de ne pas « tuer » les images en anéantissant leur contraste (voir figure 5).

Figure 5

De ce point de vue, la problématique de la vidéoprojection est exactement l’inverse de celle des écrans à LED, où les éclairagistes craignent plutôt que les vidéos trop « tape à l’œil » affadissent les effets de leurs éclairages sophistiqués.

Figure 6

Une solution à ce problème, fréquemment utilisée dans les studios de télévision, consiste à utiliser non pas un écran réfléchissant et une projection de face, mais un écran translucide diffusant et une projection par l’arrière (rétro-projection). La face avant de l’écran peut ainsi être traitée de manière à être peu réfléchissante pour la lumière venant de l’avant (voir figure 6).

L’inconvénient de la rétro-projection est l’espace important qu’elle nécessite derrière l’écran si on souhaite de grandes tailles d’image. Cet espace peut être significativement réduit par l’usage d’optiques à très courte focale et par le repliement du trajet optique entre le projecteur et l’écran à l’aide de miroirs. Ce type de configuration peut également s’intégrer dans des décors ou des éléments de décors spécialement conçus (Voir fig. 7).

Figure 7

On l’aura compris, le choix n’est pas immédiat. Un prochain article abordera la comparaison des écrans à LED et des vidéoprojecteurs sous d’autres aspects, notamment architecturaux et environnementaux.
La suite… Dans le prochain épisode, vous découvrirez qu’il n’y a pas que les questions d’image qui déterminent le choix entre un ou plusieurs vidéoprojecteurs et des écrans à LED. Il y a de nombreuses contraintes liées à l’application ou au contexte, par exemple lorsque la forme de l’écran est biscornue ou qu’il s’agit de parer de belles images la façade d’un bâtiment.