Le film cinématographique est un matériau à part et la connaissance des caractéristiques intrinsèques de ce matériau ainsi que sa manipulation (en ce qui nous concerne sa numérisation) nécessite une expérience pratique que l’équipe FAV :ORI a pu acquérir depuis  le commencement des activités de recherche sur ce domaine (1995), sur le terrain, et lors de discussions et d'échanges avec des spécialistes du domaine.

Avec l'avènement prochain des filières tout numérique (tournage, post-production et projection numérique), le film cinématographique à l'histoire plus que centenaire risque rapidement de devenir aussi exotique que les disques vinyles (rappelons que le CD a été introduit par Philips/Sony il y a vingt an seulement), entraînant également le déclins des métiers associés (projectionniste, développement du film, etc...).

Jusqu'à très récemment, la restauration des films n'était faite qu'avec des méthodes traditionnelles photochimiques, qui consistent à faire des tirages successifs du film pour essayer d'en enlever certains défauts, comme certaines rayures. Malheureusement, de nombreux défauts restent visibles après ces travaux
.Avec l'apparition récente de scanners de film rapides et précis, il est de devenu envisageable d'un point de vue économique de faire une restauration numérique des films. Le principe de la restauration numérique de films consiste à scanner un film, puis à appliquer aux fichiers numériques résultants des traitements de restauration, et finalement à reporter sur la pellicule ces images restaurées (il serait plus juste de parler de restitution numérique, le terme restauration impliquant un travail sur le support original).

Il s'agit bien sûr d'une schématisation : Le procédé est plus compliqué et prend plus de temps que la restauration traditionnelle. Cela requiert également deux machines très coûteuses en entrée et en sortie de la chaîne numérique : un scanner (ou télécinéma Haute Définition) et un imageur ; sans parler évidemment des ordinateurs (et de l’espace de stockage, généralement plusieurs TerraOctets) nécessaires pour effectuer les traitements.

Evidemment, une restauration de film peut se faire en présentant une à une les images issues de la numérisation à un opérateur-infographiste doté d'une palette graphique retouchant chaque image "à la main". Une solution de ce type est souvent exclue pour des raisons de coût.  L'informatique permet heureusement d'automatiser un certain nombre de tâches, et c'est le fondement même des travaux menés par notre équipe.

Les rayures, les poussières, les pompages de densité et les manques de fixité sont typiquement les défauts qui peuvent être traités automatiquement. La restauration automatique utilise comme références les images immédiatement avant et après l'image à restaurer. Ces références sont d'autant plus fiables que les mouvements sont faibles. Assimiler un élément de l'image en mouvement à une poussière est le plus grand danger, car cet élément de l'image risque d'être effacé. La sur-correction est la hantise de tous les conservateurs et archivistes.

Les problèmes de rayures sont les plus fréquents et les plus difficiles à traiter. Les rayures se caractérisent par une présence continue verticale sur toute une séquence d'images. Leur traitement sur station numérique demande un travail considérable pour des résultats esthétiques décevants. Si une correction peut paraître satisfaisante sur une image statique, du fait de la persistance temporelle de la rayure, elle s'avère visible en dynamique lors du défilement de la séquence, notamment si le grain du film est modifié ou pire si l'information insérée est erronée.

La restauration numérique, dont le coût est encore sensiblement supérieur à celui d'une restauration traditionnelle, doit être parfaitement maîtrisée car les outils automatiques ne sont pas encore fiable. C'est par contre la seule technique utilisable si le seul original disponible est par exemple une copie d'exploitation et si les défauts ont été photographiés lors de la création de cette copie. C'est dans la correction de ces défauts et dans une augmentation de la cadence de traitement que la restauration numérique est avantageuse, et peut ainsi devenir une alternative intéressante.

On peut prétendre atteindre un enregistrement de 3000 lignes sur la hauteur d'une image négative 35mm. Mais, lors de la fabrication d'un film, les trois générations successives permettant l'obtention du marron, du contretype et de la copie  positive, ainsi que les pertes dues aux projecteurs, ramènent les performances réelles au niveau de la salle de projection à une résolution beaucoup plus modeste de 1000 voir 800 lignes sur la hauteur de l'écran. Au niveau intermédiaire du contretype, la définition est encore de 1500 lignes sur la hauteur de l'image. C'est cette définition qui doit être requise pour les images numériques. C'est, en effet, au niveau du contretype que celles-ci seront restituées, après restauration, sur support argentique. Le standard 2K avec ses 2048 pixels sur la largeur et ses 1536 pixels sur la hauteur de l'image correspond à cette définition.

L'obtention des images numériques nécessite une opération de "scan" des images argentiques. Aujourd'hui, cette numérisation est effectué sur des télécinémas haute définition qui, pour la plupart,  permettent l'analyse du film en standard 2K (2048 x 1536 pixels) ou HDTV 24P (1920 x 1080 pixels).

images

En 2K, cette analyse est effectuée à la cadence de 4 à 5 images par seconde (sur les scanners HD disponibles en ce début du XXIeme siècle). Pour une heure de programme, près de 10 heures de transfert sont nécessaires - en comptant la manipulation des bobines, les temps de transfert d'un média numérique à l'autre, etc..., d'où un coût d'exploitation assez élevé. Les fichiers générés sont enregistrés sur des supports informatiques (DTF2 ou DLT par exemple).

La définition moindre du HDTV 24P permet d'effectuer l'analyse en temps réel sur les télécinéma de haut de gamme. Les transferts sont beaucoup plus économiques mais le format 16/9 n'est pas adapté aux films anciens de format 4/3 pour la plupart. La définition est alors ramenée à 1400 pixels sur la largeur et 1080 pixels sur la hauteur. Les supports d'enregistrement sont dans ce cas des bandes vidéo numériques hautes définitions (Sony HDW-F500 par exemple). Ce standard sera réservé pour des films dont la qualité photographique pourra se satisfaire de cette définition relativement limitée.

Certaines machines actuelles (le Spirit de Grass Valley (inserer lien vers GRASSVALLEY) ou le C-Reality de Cintel (inserer lien vers CINTEL) permettent, de par leur cadence et leur résolution, une exploitation viable en restauration, encore sont-telles limitées aux films de formats standards et en bon état. Le mécanisme d'entraînement de ces machines et la présence d'un dispositif à immersion interdit le chargement des standards particuliers (8mm, 9.5mm, 17.5mm, 28mm...) et la numérisation de films en mauvais état.

La particularité de la restauration numérique d'images animées en terme d’infrastructure informatique réside dans la quantité importante de données à traiter et dans la visualisation d'images de haute définition.

En effet, une image couleur numérisée à la résolution 2K (2048 x 1536 pixels pour chacune des trois couleurs, sans compression) génère un fichier de 9,5 Mo. Sachant que le film défile à la cadence de 24 images par seconde, 5 secondes de programme représentent plus de 1 Go de données. Le système doit être particulièrement performant au niveau des capacités de stockage, des vitesses de transfert entre machines et entre machines et stockage.

Une fois la restauration numérique terminée, les fichiers sont transférés sur un support argentique, le contretype, qui permettra le tirage de la copie restaurée. Cette opération est exécutée à l'aide d'un imageur (film recorder). Deux types d'imageurs sont disponibles sur le marché : les imageurs à tube cathodique et les imageurs à faisceau laser.

Les imageurs à tube cathodique sont basés sur le principe d'une reprise photographique de l'image dessinée par le spot sur l'écran en verre du tube. Ce type d'imageur présente deux principaux inconvénients : Le spot diffuse dans l'épaisseur du verre et provoque un halo qui nuit à la qualité de l'image formée et le rendement lumineux du tube limite la vitesse du transfert.
Les imageurs à faisceaux laser, plus récents, sont basés sur le principe d'une image dessinée directement sur la surface photosensible du film. Le gros avantage de cette technologie est le fort rendement lumineux du faisceau, constitué d'une tache minuscule de 6 microns de diamètres, qui frappe directement la pellicule.

Néanmoins, aujourd'hui la qualité des images obtenues par ces deux types d'appareils reste équivalente. Par contre les vitesses de transfert sont à l'avantage de la technologie laser : 3 secondes par image 2K pour le laser soit 4,5 jours pour un film de 90 minutes, 5 secondes par image 2K pour le tube cathodique soit 7,5 jours pour un film de 90 minutes. L'extrême lenteur de cette opération et les coûts d'exploitation induits sont de réels problèmes.

Les possibilités de la restauration numérique sont énormes (il s’agit de retouche d’images !) et il est indispensable de prendre un certain nombre de mesures et de précautions. Pour cela, il a été convenu de faire la distinction entre deux types de défauts :

• Les défauts dus au vieillissement et aux diverses manipulations des éléments tels que les moisissures, déchirures, décollements de gélatine, rayures, etc.
• Les défauts dus aux limites techniques des procédés et des émulsions utilisés à l'époque tels que les variations de densité, le manque de fixité (du aux mécanismes et entraînements irréguliers de la pellicule) ou les voiles photographiques dus aux effluves électrostatiques.

Généralement, après un dialogue nécessaire avec l'archiviste, la ligne de conduite fixée consiste à se limiter aux défauts dus aux outrages du temps et qui nuisent à la perception du film. Les autres défauts liés aux procédés employés lors du tournage sont, dans certains cas, atténués afin d'adapter les éléments aux normes modernes d'exploitation. Par exemple, un important manque de stabilité de l'image ou une forte variation de luminosité (pompage) sont aujourd'hui difficilement supportables pour les spectateurs --- notamment lors d'une diffusion télévisuelle. Il paraît donc raisonnable d'atténuer ces phénomènes sans toutefois les gommer totalement pour témoigner des qualités et des défauts de la technique de cette époque et garantir l'authenticité du document.

En conséquence, une forme de réglage simple doit permettre à l'opérateur d'adapter la "puissance" de la restauration à l'usage.

La restauration numérique peut s'avérer utile dans d'autres cas, comme :

• Nettoyage avant compression MPEG
  Dans ce cas, les images sont traitées au format vidéo. Mais la compression MPEG est relativement sensible au bruit, au manque de stabilité et aux variations d'intensités dans son processus de compensation de mouvement. Une restauration numérique supprimant les artéfacts les plus gênants et stabilisant l'image permettra un encodage plus efficace (plus de qualité, moins de données).
• Accidents de tournage
  Certains défauts affectent les tournages récents, typiquement les rayures (un matériel mal nettoyé, au tournage ou lors du développement des rushes) et les variations de luminosité (désynchronisation éclairage-caméra). Généralement, il est hors de question de retourner la scène --- les planning de productions sont très serrés. La restauration numérique peut donc jouer son rôle (le coût de cette restauration étant souvent pris en charge par la compagnie d'assurance).

• Snell & Wilcox, \url{www.snellwilcox.com} Produit ARCHANGEL,
• Teranex, \url{www.teranex.com}Produit imageRESTORE,
• Da Vinci, Produit REVIVAL, \url{www.davsys.com}
• HS-Art Digital Media Produit DIAMANT, \url{www.hs-art.com}
• MTI \url{www.mtifilm.com}