Projection cinematographique


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Projecteur de salle Philips
Projecteur 35mm en marche dans une salle de cinéma

Cet article présente les techniques utilisées pour restituer un film, généralement dans une salle de cinéma, mais aussi pour des projections privées.

Le film de cinéma se présente sous la forme d'une pellicule sur laquelle sont imprimées des images ; cette pellicule est appelée « copie ». Le film vidéo se présente sous la forme d'une bande magnétique ou d'un support numérique (CD-ROM, DVD, disque dur...), qui comporte des images codées. Ces images sont projetées successivement à l'écran. Deux phénomènes donnent l'illusion de voir un déroulement continu :

  • la persistance rétinienne, qui masque les noirs entre les images ;
  • un effet psychologique, l'effet phi : le cerveau interprète la succession d'images proches comme étant une image unique qui change.

La grande majorité des salles utilisent le support pelliculaire, qui a l'inconvénient de se dégrader au fil des projections, et doit être retiré de temps en temps. Ce support a, en revanche, l'avantage d'être universellement répandu et normalisé.

Toutefois, dans l'idée de certains, notamment de George Lucas, l'avenir serait vers une projection vidéo « tout numérique » : l'exploitant recevrait un support numérique (ou alors téléchargerait le film), ce qui permettrait de réduire les coûts de production et distribution (suppression du coût du tirage et de la gestion logistique des copies), mais augmenterait le coût de projection (investissement dans un nouvel équipement évoluant régulièrement pour suivre les progrès techniques). À l'heure actuelle, peu de salles sont équipées d'un tel système.

Sommaire

La projection cinématographique

Ce sont les techniques utilisées pour projeter les films sur pellicule dans les salles de cinéma (35 mm, 70 mm), et parfois à domicile (films 9,5 mm, 8 mm ou Super 8).

La pellicule

Amorce de projection

La pellicule est composée d'un support et d'une émulsion appelée « gélatine ».

Support pelliculaire

Bobines de 600 mètres (environ 20 minutes) conditionnées dans leur boîte

Les premières pellicules étaient en nitrate de cellulose, très inflammable dégageant des gaz toxiques en brûlant (voir par exemple le film Cinema Paradiso de Giuseppe Tornatore, 1989). On l'appelle pour cela le « film flamme ».

Le risque d'incendie était d'autant plus grand que les lanternes des projecteurs utilisaient un arc électrique à l'air, agissant comme une flamme nue. En raison de ce risque, il ne pouvait y avoir au maximum que 40 minutes de film en cabine, sous la forme de deux bobines, ou « galettes », de 20 minutes (soit 600 mètres). Il fallait donc deux projecteurs : pendant que la première galette était projetée, on chargeait la deuxième sur le projecteur. Puis, à la fin de cette galette, on lançait le second projecteur et on chargeait la troisième galette dans le premier projecteur. Ceci explique les deux marques (repères) que l'on voit encore parfois en haut à droite de l'image, en fin de galette (toutes les 20 minutes). Les supports de galette (carter) étaient fermés par des étouffoirs dont le but était d'empêcher la flamme, née au niveau du couloir de projection, de remonter vers les galettes.

Par ailleurs, ce support se décomposait dès sa fabrication et les signes pouvait apparaître très rapidement.

Enfin, le nitrate de cellulose subit un phénomène de retrait (rétrécissement).

On utilisa par la suite du triacétate de cellulose, dit « film de sécurité ». Ce support était peu inflammable, moins transparent, plus solide et vieillissait mieux. Il devint donc possible d'assembler toutes les bobines en une seule, et de ne plus utiliser qu'un seul projecteur. Cependant, le « syndrome du vinaigre », en fait la dépolymérisation de cette pellicule lorsqu'elle vieillit, montra que ce support avait une durée de vie assez limitée.

Depuis le milieu des années 1980, on a commencé à utiliser du polyester. Ce support est plus transparent et plus résistant — trop, disent certains projectionnistes : en effet, en cas de problème, le film ne casse plus ce qui peut provoquer des dégâts à l'appareil. Depuis les années 1990, on utilise aussi un support en estar.

Le film est toujours conditionné en galettes de 20 minutes, ce qui permet de faciliter le transport ; les galettes sont empilées dans un sac ou dans une boîte qu'on appelle « marmotte ».

Gélatine

La gélatine est l'émulsion qui contient les pigments. C'est la coloration de cette gélatine qui forme l'image, le photogramme. Le côté support est brillant, le côté émulsion est mat. Lors du chargement, le côté émulsion se trouve du côté du projecteur, le côté support est vers la salle.

Une rayure de l'émulsion se traduit par un enlèvement de couleur. Comme l'émulsion est en plusieurs couches, une rayure superficielle donnera un trait vert à l'écran (enlèvement de la couche rouge), une rayure plus profonde un trait jaune (enlèvement de la couche bleue), et une rayure très profonde donnera un trait blanc (enlèvement total de l'émulsion). Une rayure côté support donne des traits noirs.

Procédés couleurs

Différents procédés de reproduction de la couleur ont été utilisés, par exemple : Technicolor, Eastmancolor, Agfacolor et d'autres plus rares comme le Thomsoncolor.

Formats de pellicule et de projection

Description d'un film 35 mm ; « côté projecteur » suppose un projecteur à chargement à droite (en regardant la salle), ce qui est le cas général.

La pellicule utilisée peut être de largeur de dimensions variables (8 mm, 9,5 mm, 16 mm, 35 mm, 70 mm) et supporte généralement la bande sonore. Le format 9,5 mm était un des premiers formats amateur qui est encore utilisé de façon confidentielle pour sa qualité d'image comparable au 16 mm.

Les deux formats les plus utilisés pur la projection professionnelle sont

  • le 35 mm : c'est le format professionnel le plus courant dans le cinéma de fiction de long métrage traditionnel en projection sphérique ou anamorphique (CinemaScope) ;
  • le 70 mm : synonyme de haute qualité d'image, sa lourdeur d'exploitation n'a pas tenu face à l'amélioration des pellicules 35 mm dans les années 1990. Seules certaines salles sont aujourd'hui équipées de projecteurs 70 mm.

Certains films sont disponibles en 16 mm, souvent des productions à petit budget ou semi-professionnelles.

Le son

Article détaillé : Bande son.

La première sonorisation utilisait un gramophone actionné à la main, ce qui posait des problèmes de synchronisation (variation de la vitesse du gramophone et problème d'amputation des images abîmées du film).

Le son fut très vite inscrit de manière optique sur le bord de la pellicule. Avec ce système, une lampe éclaire cette piste optique ; l'intensité de la lumière traversant le film est mesurée par une cellule photoréceptrice qui transforme cette intensité en un signal électrique, signal qui est ensuite envoyé vers une chaîne d'amplification classique.

Puis sont apparus la piste magnétique sur les films 70 mm, d'un principe similaire à la cassette audio, et enfin le son numérique, avec plusieurs méthodes : soit le son (les bits) est encodé sur la pellicule à côté de l'image, soit le film est accompagné d'un CD-Rom contenant le son et qui est synchronisé, via un time code sur la pellicule, avec le défilement du film.

La lanterne et l'objectif

Lanterne

La lumière est produite par une lanterne. La lanterne comporte une lampe à arc, alimentée en courant continu, un miroir elliptique et un filtre dichroïque, chargé de laisser passer la lumière tout en filtrant la chaleur (rayons infrarouges produits par la lampe).

Projecteur Ernemann avec une optique Zeiss Ikon IX, lanterne ouverte

La lampe est constituée de deux électrodes pointues, légèrement écartées. La lumière est produite par un arc électrique entre ces électrodes. Initialement, les électrodes étaient en charbon et sous air ; elles se consumaient au fur et à mesure et le projectionniste devait régler la position des charbons plusieurs fois durant la projection, et les changer fréquemment. Il y a eu ensuite un système d'avancement automatique (vis sans fin). Maintenant, les électrodes sont métalliques, et enfermées dans une ampoule en quartz remplie de gaz xénon sous pression . La puissance des lanternes va de 900 W à 10 kW pour les très grandes salles.

L'amorçage de l'arc provoque une onde électromagnétique qui provoque des parasites dans le système de son (qui diffuse de la musique avant la projection) ; celui-ci est donc parfois coupé brièvement à l'allumage.

Le miroir est un ellipsoïde de révolution tronqué. L'arc est placé au foyer de l'ellipse, la lumière converge donc vers l'autre foyer (une propriété des miroirs elliptiques). Le film est mis de sorte que la lumière éclaire toute l'image, mais ne déborde pas, afin de récupérer le maximum de luminosité. On utilise soit des miroirs dichroïques, ou « miroirs froids », qui laissent passer les rayons infrarouges et ne réfléchissent que la lumière, soit des miroirs entièrement réfléchissants, dits « miroirs chauds » ; ceux-ci sont refroidis par une circulation d'eau.

Le second foyer de l'ellipse correspond au centre optique de l'objectif. Le film est placé dans le plan focal de l'objectif, afin d'avoir une image nette à l'écran. La mise au point consiste à déplacer l'objectif afin de faire coïncider le plan focal avec le film.

Certains projecteurs fonctionnent à 25 images/seconde avec une lampe à courant alternatif (lampe HMI), avec des inconvénients pour les films tournés à 24 i/s : son légèrement plus aigu, cadence légèrement plus rapide et durée du film réduite de 4 %. Cependant, ce dispositif est rare, les lampes HMI étant plutôt utilisées dans les projecteurs vidéo à matrice LCD.

Avancement du film et projection

Les deux types d'obturateur

Le défilement des images devant l'objectif est saccadé. Ce mouvement saccadé est produit à partir d'un mouvement de rotation continu (simple moteur électrique), transformé par un dispositif appelé croix de Malte, ou par un système à griffe (en général sur des projecteurs 16 mm) plus dommageable pour la pellicule.

Lorsque l'image avance, le faisceau lumineux est intercepté par un obturateur, afin d'éviter le phénomène de « filage ». L'obturateur est un dispositif tournant en forme d'hélice ou de cône tronqué et percé, laissant passer la lumière par intermittence. Lorsque l'image est fixe, la projection se fait en deux fois, le faisceau lumineux est interrompu au milieu de la projection, afin d'éviter un phénomène de scintillation, désagréable à la vue. Il y a donc 24 images différentes par seconde, mais 48 projections par seconde.

Le film, déroulé depuis la bobine de départ, arrive par le haut du projecteur, passe dans le couloir de projection, ressort par le bas et vient s'enrouler sur la bobine de réception. Le tirage du film hors de la bobine de départ et son enroulement sur la bobine réceptrice est, lui, continu, ceci pour deux raisons :

  • afin de ne pas risquer de casser le film ;
  • la lecture du son nécessite un défilement continu.

Il y a donc, avant et après le couloir de projection, une boucle d'amortissement. Lorsque l'image est immobile devant la fenêtre de projection (les 3/4 du temps), la boucle du haut s'agrandit et celle du bas se raccourcit. Lorsque l'image avance (1/4 du temps), la boucle du haut se raccourcit et celle du bas s'agrandit.

Cinema projection 4 temps.png

La projection se fait donc en quatre temps :

  1. 1re projection de l'image ;
  2. obturation pour éviter l'effet de scintillement, le film reste fixe devant le couloir de projection ; la boucle du haut s'agrandit, celle du bas diminue ;
  3. 2e projection de l'image ; la boucle du haut s'agrandit, celle du bas diminue ;
  4. avancement du film devant la fenêtre de projection ; l'obturateur est fermé, la boucle du haut diminue, celle du bas s'agrandit.

À la place d'une croix de Malte, certains appareils de projection (et de prise de vues) utilisent une double came de Trézel pour l'entraînement saccadé du film. Ce mécanisme, plus difficile à réaliser, plus volumineux mais aussi plus souple et plus silencieux que la croix de Malte, est également plus coûteux.

La projection vidéo

Article détaillé : Vidéoprojecteur.

Contrairement au cinéma, l'image vidéo est sous la forme d'un signal électrique, qu'il soit analogique ou numérique. Il parvient au projecteur par onde hertzienne (télévision, antenne satellite), par câble, ou bien est sur support magnétique (magnétoscope, disque dur d'ordinateur), ou optique (CD-ROM, DVD).

Pour restituer ce signal, il faut une chaîne comparable à celle utilisée pour l'affichage sur un téléviseur (tuner hertzien, démodulateur, ou lecteur local).

Projecteur tri-tube

Les projecteurs tri-tube ont été très utilisés jusqu'à la fin des années 1990 où ils ont été remplacés par les projecteurs monotube. Mais ils sont encore utilisés dans des cas très particuliers où il est nécessaire de projeter sur une sphère par exemple : l'image analogique peut alors être ajustée à la demande, ce qui est délicat, sinon impossible, à réaliser avec des projecteurs LCD.

Il s'agit en fait de trois tubes cathodiques (trois écrans de télévisions) placées devant des lentilles : le signal étant décomposé en trois composantes rouge, vert et bleu (RVB), chaque télévision n'affiche qu'une seule composante. On a en fait trois télévisions noir et blanc placées derrière un filtre ; la lentille focalise la lumière émise par les tubes cathodiques sur l'écran de projection.

L'image doit être suffisamment lumineuse, la tension d'accélération est donc plus élevée que pour une télévision classique, de l'ordre de 30 à 50 000 volts.

Lors de l'installation du projecteur, il faut effectuer plusieurs réglages ; pour cela, chaque tube affiche une grille (mire) :

  • faire la mise au point pour chacune des trois lentilles ;
  • corriger la déformation des grilles, due aux effets de bord et à l'inclinaison du faisceau ;
  • s'assurer que les trois faisceaux convergent sur l'écran (superposer les grilles pour former une grille blanche)

Projecteur monotube

Les projecteurs monotube sont apparu au milieu des années 1990. Il s'agit en fait de trois écrans à cristaux liquides, un par couleur primaire (rouge, vert, bleu), éclairés en transparence par une puissante lampe aux halogénures métalliques (lampe HMI).

Les trois faisceaux colorés se superposent dans le projecteur, et ce faisceau est ensuite projeté de manière classique par un objectif.

Ces appareils se dérèglent très peu, le réalignement des écrans nécessite le démontage de l'appareil.

Mur d'écrans

Une troisième solution de projection vidéo consiste à avoir un mur d'écran. Il peut s'agir d'écrans cathodique ou d'écrans à cristaux liquide ; chaque écran affiche une portion de l'image.

Le cinéma numérique

La projection numérique pour les films de cinéma est appelée à se substituer, à terme, à la projection traditionnelle de films 35 mm. L'abaissement progressif du coût des projecteurs numériques rend possible et envisageable le déploiement intensif d'un parc de dernière génération.

La projection numérique est, en fait, une projection vidéo.

L'image vidéo classique en définition standard est décomposée en 625 lignes entrelacées[1] (système PAL ou Secam). Le format haute définition le plus courant est constitué par une matrice de 1 920 pixels par 1 080 lignes. En 2K, elle est de 2 048 pixels par 1 080 lignes et 4 096 pixels par 2 160 lignes pour le 4K. Le format haute définition actuellement exploité reste entrelacé et est couramment identifié comme 1080i (i pour interlaced, entrelacé).

La projection en films 35 mm se fait à habituellement à 24 images/sec. La vidéo en Europe étant quant à elle calée à 25 images par seconde, soit 50 trames (une image étant constituée de deux trames entrelacées). La projection numérique diffère donc notamment de la projection vidéo par la forme de cette projection qui s'effectuera en progressif (25P ou 24P) et non plus entrelacé.

En ce qui concerne le format d'encodage des films numériques, alors que les DVD et HD DVD utilisent des formats vidéo tels que le MPEG2 et le MPEG4, les salles de cinéma numérique à la norme DCI[2] utilisent le format MJPEG2000 dans lequel chaque image est codée séparément des autres, c'est-à-dire qu'un film de 90 minutes est constitué de 135 000 images au format JPEG2000, ce qui garantit la qualité de la projection, notamment la fluidité des mouvements, aux dépens de l'efficacité de la compression (un film au format MJPEG 2000 pèse environ 100 Go contre 10 Go au format MPEG4).

On distingue le « d-cinema », lorsque le projecteur numérique a une résolution supérieure ou égale au 2K, du « e-cinema », lorsque la résolution est inférieure.

La projection numérique apporte une solution radicale face à la dégradation du support : en effet, les pellicules accumulent de la poussière, génératrices de rayures (les « bonnes » salles sont équipées de système de dépoussiérage), et les manipulations provoquent à terme des dégradations de l'image, notamment visibles aux transitions entre les bobines. Par ailleurs, des accidents de projection peuvent provoquer des rayures ou des ruptures de films (et donc une image présentant une zébrure ou bien la suppression d'une ou plusieurs images). Une bonne copie 35 mm (tirage neuf, ou tirage récent n'ayant pas connu d'accident de projection), et a fortiori 70 mm, supplantera encore pour quelque temps une projection numérique moyenne : en effet, la taille des grains de l'émulsion (équivalent des pixels numériques) est de l'ordre du micromètre, soit pour une pellicule 35 mm une résolution équivalente à 8 700 points par 6 400 lignes, soit 8K. Même les projections numériques réalisées à Cannes (La Guerre des étoiles par exemple) ne sont pas à même de rivaliser.

La projection numérique reste un grand défi pour les distributeurs et les exploitants : en effet, la diffusion numérique permet d'envisager une réduction importante des coûts de distribution (coûts des copies et logistique) mais l'absence de standardisation quant aux serveurs et le risque de piratage (sans parler du coût des systèmes) rendent la mutation délicate.

Par ailleurs, cela se traduit par un report du coût vers l'exploitant : le numérique permet une baisse des coûts de production (dérushage, trucage, montage se font sans support matériel) et de distribution (plus de tirage de copies), mais

  • l'exploitant doit s'équiper de matériel neuf ;
  • le matériel est amené à évoluer, donc un renouvellement du parc matériel est à prévoir régulièrement alors qu'un projecteur bien entretenu peut durer plus de 30 ans en gardant la même qualité de projection ;
  • le projectionniste ne peut plus effectuer lui-même la maintenance de ses appareils, il faut donc un contrat de maintenance plus contraignant ;
  • et l'exploitant supporte le coût d'acheminement (par exemple téléchargement).

C'est par ailleurs une tendance générale (par exemple, les éditeurs de logiciels reportent les coût d'impression du manuel vers l'utilisateur en fournissant un fichier PDF au lieu d'un livre).

Néanmoins, ces nouveaux systèmes posent un problème juridique en termes de droits d'exploitation et d'unicité du support qui ne sont pas encore résolus aujourd'hui. De même, il n'y a pas de consensus des exploitants sur un standard mais plusieurs technologies concurrentes sur le marché à l'heure actuelle.

Notes et références

  1. le fonctionnement d'une télévision impose d'afficher d'abord les lignes impaires, puis les lignes paires, ce que l'on appelle « balayage entrelacé » : en effet, le balayage du faisceau fait que l'intensité du haut de l'image a diminué lorsque l'on affiche le bas de l'image, l'entrelacement permet d'éviter une impression de papillonnement gênant ; ce problème ne se pose pas avec la projection vidéo à matrices ; voir Entrelacement
  2. MANICE - comprendre le cinéma numérique

Voir aussi

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