Agrandissement photo numérique
L'agrandissement photo numérique à plusieurs fois sa taille originale à 300 PPI, tout en conservant un détail net, est peut-être le but ultime de nombreux algorithmes d'interpolation. Malgré cet objectif commun, les résultats d'agrandissement varient significativement selon le logiciel de redimensionnement, l'accentuation et l'algorithme d'interpolation utilisés.
Contexte
Le problème vient du fait que contrairement au film, les appareils numériques stockent leur détail dans une unité discrète : le pixel. Toute tentative d'agrandir une image agrandit aussi ces pixels — sauf si une interpolation d'image est effectuée. Survolez la seconde image ci-dessous pour voir comment même une interpolation standard améliore l'aspect pixelisé et bloc.
Original Agrandi 300 %→
Pixels visibles sans interpolation
Avant de continuer, sachez qu'il n'y a pas de solution magique ; la meilleure optimisation est de partir de l'image de la plus haute qualité possible. Cela signifie : technique appropriée, appareil haute résolution, réglage faible bruit et bon convertisseur RAW. Une fois tout cela fait, optimiser l'agrandissement numérique vous aidera à tirer le meilleur de cette image.
Vue d'ensemble de l'interpolation non-adaptative
Rappel : tous les algorithmes d'interpolation non-adaptatifs font face à un compromis entre trois artefacts : aliasing, flou et halos de contours. Le diagramme suivant et la comparaison visuelle interactive montrent où chaque algorithme se situe dans ce tir à la corde à trois.
Un échantillon des algorithmes les plus courants est inclus ci-dessous. Survolez les options pour voir comment chaque interpolateur performe pour cet agrandissement :
| 1. Plus proche voisin |
| 2. Bilinéaire |
| 3. Bicubique plus lisse (Smoother) |
| 4. Bicubique * |
| 5. Bicubique plus net (Sharper) |
| 6. Lanczos |
| 7. Bilinéaire avec flou |
Type sélectionné : Plus proche voisin 
Image de test
*algorithme d'interpolation par défaut pour Adobe Photoshop CS et CS2
Le diagramme qualitatif à droite montre approximativement les compromis de chaque type. Le plus proche voisin est le plus aliéné, et avec le bilinéaire ce sont les deux seuls sans halos — juste un équilibre différent d'aliasing et flou. On voit que la netteté des contours augmente progressivement de 3 à 5, mais au prix d'un aliasing et halos accrus. Lanczos est très proche du bicubique Photoshop et bicubique plus net, sauf peut-être un peu plus aliéné. Tous montrent un certain aliasing, mais on pourrait toujours éliminer l'aliasing entièrement en floutant l'image dans Photoshop (#7).
Lanczos et bicubique sont parmi les plus courants, peut-être parce qu'ils sont très modérés dans leur choix des trois artefacts (comme en témoigne leur position au centre du triangle). Le plus proche voisin et bilinéaire ne sont pas intensifs en calcul, utilisables pour le zoom web ou appareils portables.
Vue d'ensemble des méthodes adaptatives
Rappel : les algorithmes adaptatifs (détecteurs de contours) ne traitent pas tous les pixels equally, mais s'adaptent selon le contenu d'image voisin. Cette flexibilité donne des images bien plus nettes avec moins d'artefacts (que possible avec une méthode non-adaptative). Malheureusement, elles demandent souvent plus de temps de traitement et sont plus chères.
Même les méthodes non-adaptatives basiques font bien pour préserver les dégradés tonaux lisses, mais toutes montrent leurs limites quand elles essaient d'interpoler près d'un contour net.
| 1. Plus proche voisin |
| 2. Bicubique * |
| 3. Genuine Fractals |
| 4. PhotoZoom (défaut) |
| 5. PhotoZoom (graphique) |
| 6. PhotoZoom (texte) |
| 7. SmartEdge ** |
Type sélectionné : Plus proche voisin 
Image de test
*algorithme par défaut pour Adobe Photoshop CS et CS2
**encore en phase de recherche, pas public
Genuine Fractals est peut-être le logiciel d'agrandissement itératif (fractal) le plus courant. Il essaie d'encoder une photo comme un fichier graphique vectoriel — permettant un redimensionnement quasi sans perte (en théorie). Fait intéressant, son but initial n'était pas l'agrandissement, mais la compression d'image efficace. Les temps ont changé depuis que l'espace de stockage est plus abondant, et heureusement, son application aussi.
Shortcut PhotoZoom Pro (anciennement S-Spline Pro) est un autre programme d'agrandissement courant. Il prend en compte de nombreux pixels environnants pour interpoler chaque pixel, et tente de recréer un contour lisse passant par tous les pixels connus. Il utilise un algorithme spline pour recréer ces contours, similaire à celui utilisé par les constructeurs automobiles pour dessiner de nouvelles carrosseries fluides. PhotoZoom a plusieurs réglages — chacun orienté vers un type d'image différent.
Notez comme PhotoZoom produit des résultats supérieurs sur le graphique informatique ci-dessus, créant un contour net et fluide pour toutes les courbes du drapeau. Genuine Fractals ajoute une texture à petite échelle absente de l'original, et ses résultats pour cet exemple sont arguablement pas beaucoup mieux que le bicubique. Notons aussi que Genuine Fractals fait le meilleur travail pour préserver la pointe du drapeau, alors que PhotoZoom la casse parfois en morceaux. Le seul interpolateur qui maintient à la fois contours nets fluides et la pointe du drapeau est SmartEdge.
Exemples réels
Les comparaisons ci-dessus montrent l'agrandissement d'exemples théoriques, mais les images réelles sont rarement si simples. Elles doivent aussi gérer motifs de couleur, bruit, textures fines et contours moins facilement identifiables. L'exemple suivant inclut régions de détail fin, contours nets et fond lisse :
↓Original Agrandi de 250 %
| Plus proche voisin | Bicubique | Bicubique plus lisse | PhotoZoom | Genuine Fractals | SmartEdge |
| Bicubique | Bicubique plus lisse | PhotoZoom (Défaut) | Genuine Fractals | SmartEdge |
Tous sauf le plus proche voisin (qui agrandit simplement les pixels) font un travail remarquable compte tenu de la taille relativement petite de l'original. Portez attention aux zones problématiques : pour l'aliasing, le bout du nez, pointes des oreilles, moustaches et boucle de ceinture violette. Comme prévu, tous performent quasi identiquement pour le fond plus doux.
Même si Genuine Fractals a peiné sur le graphique informatique, il tient plus que la route sur cette photo réelle. Il crée les moustaches les plus fines, même plus fines que dans l'original (relativement aux autres éléments). Il rend aussi le poil du chat avec des contours nets tout en évitant les halos à l'extérieur du chat. D'un autre côté, certains peuvent trouver son motif de texture de fourrure indésirable, il y a donc un élément subjectif. Dans l'ensemble, je dirais qu'il produit les meilleurs résultats.
PhotoZoom Pro et bicubique sont assez similaires, sauf que PhotoZoom a moins de halos visibles et un peu moins d'aliasing. SmartEdge fait aussi exceptionnellement bien, mais c'est encore en recherche et pas disponible. C'est le seul algorithmage qui marche bien pour le graphique informatique ET la photo réelle.
Accentuation des photos agrandies
Jusqu'ici, l'attention s'est portée sur le type d'interpolation, mais la technique d'accentuation peut être tout aussi influente.
Appliquez votre accentuation APRÈS avoir agrandi la photo à sa taille finale, pas avant. Sinon, des halos d'accentuation auparavant imperceptibles peuvent devenir clairement visibles. Cet effet est le même que si on appliquait un masque flou avec un rayon plus grand qu'idéal. Survolez l'image à gauche (un recadrage de l'agrandissement montré avant) pour voir ce à quoi elle aurait ressemblé si l'accentuation avait été appliquée avant l'agrandissement. Notez l'augmentation de la taille des halos près des moustaches et de l'extérieur du chat.
Sachez aussi que beaucoup d'algorithmes d'interpolation ont une certaine accentuation intégrée (comme le « bicubique plus net » de Photoshop). Un peu d'accentuation est souvent inévitable car l'interpolation Bayer elle-même peut aussi en introduire.
Si votre appareil ne supporte pas le RAW (donc JPEG), désactivez ou minimisez toutes les options d'accentuation intégrée. Enregistrez ces JPEG à la compression qualité maximale, sinon les artefacts JPEG jusque-là indétectables seront grossis significativement lors de l'agrandissement et l'accentuation subséquente.
Comme une photo agrandie peut devenir significativement floue comparée à l'originale, les images redimensionnées bénéficient souvent plus de techniques d'accentuation avancées. Celles-ci incluent la déconvolution, l'ajustement fin des sur/sous-excursions clair/sombre, le masque flou multi-rayon et la nouvelle fonction de Photoshop CS2 : accentuation intelligente (Smart Sharpen).
Accentuation et distance de visionnage
La distance de visionnage prévue de votre tirage peut changer les exigences pour une profondeur de champ et un cercle de confusion donnés. De plus, une photo agrandie pour un poster aura besoin d'un rayon d'accentuation plus grand que pour l'affichage web. L'estimateur suivant ne doit servir que de guide approximatif ; le rayon idéal dépend aussi du contenu, de la qualité d'interpolation, etc.
*PPI = pixels par pouce ; voir tutoriel « Pixels d'appareil photo numérique »
Un périphérique d'affichage typique a une densité de pixels autour de 70-100 PPI, selon résolution et dimensions. Une valeur standard de 72 PPI donne un rayon d'accentuation de 0,3 pixel via le calculateur — correspondant au rayon courant pour l'affichage web. Alternativement, une résolution de tirage de 300 PPI (standard tirages photo) donne un rayon d'accentuation de ~1,2 pixels (aussi typique).
Quand l'interpolation devient importante
La résolution d'une image pour panneau routier n'a pas besoin d'être aussi haute que pour un tirage d'art vu de près. L'estimateur ci-dessous liste le PPI minimum et la dimension maximale de tirage avant que l'œil ne commence à voir les pixels individuels (sans interpolation).
Vous pouvez certainement faire des tirages bien plus grands — sachez juste que c'est le point où vous devez devenir extra vigilant. Tout tirage agrandi au-delà de cette taille deviendra hautement dépendant de la qualité de l'interpolation et de l'accentuation.
Considérez votre sujet
La taille et le type de texture dans une photo influencent comment elle peut être agrandie. Pour les paysages, l'œil s'attend souvent à voir du détail jusqu'à près de sa limite de résolution, alors que surfaces lisses et objets géométriques sont moins exigeants. Certaines régions peuvent même s'agrandir mieux que d'autres ; les cheveux en portrait doivent être pleinement résolus, alors que la peau lisse l'est souvent beaucoup moins.
Agrandissement matériel vs logiciel
Beaucoup d'imprimeurs pros peuvent prendre une petite image et faire l'agrandissement eux-mêmes (interpolation matérielle), au lieu de demander une photo déjà agrandie sur ordinateur (interpolation logicielle). Beaucoup revendiquent une meilleure qualité d'agrandissement que le bicubique, alors quelle est la meilleure option ? Faire l'agrandissement en logiciel avant permet plus de flexibilité — permettant d'adapter interpolation et accentuation aux besoins de l'image. D'un autre côté, agrandir le fichier soi-même signifie des tailles de fichiers BEAUCOUP plus grosses, ce qui peut importer si vous devez uploader vite vers un labo en ligne.
Pour lecture de fond :
Interpolation d'image numérique
Pour le contraire (réduction) :
Redimensionnement d'image pour le web & email
