Proposé par Louis Viratelle, amendé par Noé Barrême
Mis à jour le 15 décembre 2019.

Le fonctionnement des projecteurs reprend le même principe que les écrans LCD. La différence majeure résulte à l’image finale qui n’est pas restituée via un rétroéclairage sur une surface plane directement exposée à la vision (un écran, un afficheur) mais grâce à la projection optique sur une surface de grande diagonale. Pour gagner un maximum de qualité dans la reproduction de l’image par les projecteurs, un concept particulier entre en jeu, celui du l’optique. Aberration chromatique, fiabilité et pureté colorimétrique, déformation de l’image sont tant de nouveaux paramètres à maîtriser afin de projeter une image sans grands compromis. Ces facteurs sont fondamentaux pour faire le poid face aux dalles OLED, LCD voir micro led (The Wall, Samsung Onyx, etc…) qui atteignent des diagonales très grande et qui commencent même à intéresser l’industrie de la consommation de film cinématographique.

Notons que ce papier ne développera que les technologies modernes encore aujourd’hui viable et commercialisé massivement (systèmes numérique du vidéoprojection). Les dispositifs de projection par pellicule ne sont pas abordés, au même titre que la projection CRT tri-tubes qui s’avèrent très contraignants bien que leur fonctionnement, leur histoire nostalgique et leurs qualités d’image basées sur l’analogique restent passionnante.

Deux systèmes de projection numérique sont privilégiés par l’industrie du cinéma, comme par le secteur professionnel et grand public.

La technologie DLP est moins démocratisée que celle reposant sur le LCD. Cela s’explique par son prix de vente. C’est une technologie parfaitement viable qui propose une bonne restitution des contrastes et des piques lumineux mais le prix de l’ampoule est élevé et sa durée de vie n’est pas très grande (elle rend l’âme sans signe de faiblesse apparent, de manière imprévisible).

Cette technologie repose sur la projection d’une lumière blanche homogène, reflétait par des millions de micro-miroirs qui selon leur position, renvoient entièrement, partiellement ou nullement la lumière produite vers l’optique. De ce fait, il est possible de régler le niveau de luminosité très précisément de chaque point de l’image. C’est ce fonctionnement qui permet de garantir des noirs profonds donc un bon contraste. Pour obtenir une image couleur, chacun de ces points gérés par un micro-miroir passe à travers une roue qui comporte un filtre bleu, vert ou rouge. En fonction de la couleure primaire voulue (on reprend entièrement le principe de sous pixels d’un écran), cette roue fait une rotation pour laisser passer la bonne partie du spectre lumineux. La pureté des couleurs et le niveau de luminosité est dû principalement au faible taux de matière traversé. Plus le parc optique (verre, miroir, prisme…) que doit traverser la lumière est grand, moins il est simple d’obtenir une belle image finale car chaque matière traversée marque ses défauts dans le signal. C’est une règle fondamental en photographie. La mise en place de la projection par DLP est simple, des réglages optiques comme la mise au point ou focal de l’image pouvant être modifié depuis le projecteur. C’est une technologie qui a aussi l’avantage de pouvoir éviter grandement la pixellisation de l’image dû aux propriétés physiques de la lampe.

La technologie LCD reprend pour le coup exactement le principe de… l’écran LCD. Une couche de l’appareil est constituée de cristaux liquides capable de changer d’état sous l’effet de la polarisation comme décrit dans ce merveilleux article TechMilisme. De ce fait, la lumière est apte ou non à franchir l’optique et donc à atteindre la surface de projection. Précisons que la couche de cristaux liquides est succédé d’un filtre de couleur rouge, vert ou bleu (les couleurs primaires) afin de reproduire toutes les autres, comme le permettent les pixels grâce aux sous pixels RGB.

Le grand avantage de ce système est la compacité des projecteurs, il existe même aujourd’hui des pico projecteurs, reposant sur une très grande compacité des appareils.

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Le Tri LCD est un dérivé du système original qui repose sur la déviation du spectre rouge, vert et bleu directement après l’émission de la lumière blanche par la lampe. Cela permet d’utiliser trois panneaux LCD pour laisser passer ou non la lumière, un par couleur primaire. De ce fait, nous gagnons en précision du rendu mais également en résolution de l’image. En effet, le principal défaut de la projection LCD est dû à la forte visibilité du quadrillage délimitant les pixels. Le facteur de grossissement de l’image étant important, celui des pixels l’ai aussi. Il faut donc un système interne fortement défini. Ce même problème impacte lourdement l’image des casques de réalité virtuelle limitée par la résolution. Le tri LCD est plus complexe donc plus compliqué à miniaturiser à cause de la complexité technique (démultiplication des éléments) et le besoin grandissant d’une image précise.

Les mêmes défauts que le LCD sont également notables à l’image du contraste limité par des noirs plutôt gris (le LCD n’arrête pas entièrement la lumière, d’autant plus celle d’un projecteur). Les lampes sont fragiles et plutôt cher, ces dernière étant complexes, leur production n’est pas très fiable (défauts de fabrication récurrent). Le LCD reste pour autant la technologie la plus utilisée et grandement démocratisée.

 

Une dernière technologie proposée par Sony a su se démarquer. Nommé SXRD, elle repose sur la décomposition de la lumière de l’ampoule comme le Tri LCD mais il ne s’agit pas d’un système LCD qui traite la lumière mais de matrices SXRD encerclées par des filtres polarisants. Une fois les trois couleurs primaires traitées de manière indépendante, elles sont condensés ensemble pour reproduire une lumière au spectre ample avant de franchir l’optique puis d’être projeté. Cette technologie est exclusive à Sony qui l’utilise sur ses matériels haut de gamme.

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Enfin, le type de lampe utilisé pour produire la couleur blanche initiale de toutes les technologies sont fondamentalement les mêmes. La technologie la plus répandue est la lampe mercure haute pression. Sur une taille réduite, la possibilité d’émission de lumière est bonne. C’est en contrepartie une technologie qui est très fragile et vulnérable, et il faut attendre quelques minutes avant qu’elle atteigne son régime de fonctionnement optimal.

Pour remplacer ce type d’ampoule plutôt vieillissant, le système laser est mis au point et consiste à la concentration de la lumière sur un même point. Cette technologie n’est pas encore très prisée car les projecteurs sont plus cher, mais en contrepartie, sa mise en fonctionnement est immédiate, sa durée de vie beaucoup plus grande (20 000 heures), sa chauffe est très faible ce qui évite les refroidissements actifs, sa consommation est moindre et enfin, ses performances d’éclairage sont bien meilleurs (le laser l’oblige). Ces qualités permettent un espace colorimétrique couvert par le projecteur plus grand. La fiabilité et la diversité des couleurs étant beaucoup plus élevé, de nouveaux standards peuvent être atteint ce qui améliore grandement le confort de visionnage et de projection de contenus.



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