AGRANDISSEMENT PHOTO NUMÉRIQUE

L'agrandissement de la photo numérique à plusieurs fois sa taille d'origine de 300 PPI, tout en conservant des détails nets, est peut-être le but ultime de nombreux algorithmes d'interpolation. Malgré cet objectif commun, les résultats d'agrandissement peuvent varier considérablement en fonction du logiciel de redimensionnement, de la netteté et de l'algorithme d'interpolation mis en œuvre.

CONTEXTE

Le problème se pose car contrairement aux films, les appareils photo numériques stockent leurs détails dans une unité discrète :le pixel. Toute tentative d'agrandissement d'une image agrandit également ces pixels - à moins qu'un certain type d'interpolation d'image ne soit effectué. Déplacez votre souris sur la deuxième image ci-dessous pour voir comment même une interpolation standard peut améliorer l'apparence pixelisée et en blocs.

Original agrandi à 300 %

→ Pixels visibles sans interpolation

Avant de poursuivre ce tutoriel, sachez qu'il n'y a pas de solution magique; la meilleure optimisation est de commencer avec la meilleure qualité d'image possible. S'assurer que cela signifie utiliser une technique appropriée, une caméra haute résolution, un réglage à faible bruit et un bon convertisseur de fichiers RAW. Une fois que tout cela a été tenté, l'optimisation de l'agrandissement de la photo numérique peut vous aider à tirer le meilleur parti de cette image.

VUE D'ENSEMBLE DE L'INTERPOLATION NON ADAPTATIVE

Rappelons que tous les algorithmes d'interpolation non adaptatifs sont toujours confrontés à un compromis entre trois artefacts :le crénelage, le flou et les halos de bord. Le diagramme suivant et la comparaison visuelle interactive montrent où se situe chaque algorithme dans ce bras de fer à trois voies.

Un petit échantillon des algorithmes les plus courants est inclus ci-dessous. Déplacez votre souris sur les options ci-dessous pour voir comment chaque interpolateur fonctionne pour cet agrandissement :

1. Voisin le plus proche

2. Bilinéaire

3. Lisseur bicubique

4. Bicubique *

5. Affûteur bicubique

6. Lanczos

7. Bilinéaire avec flou

Type sélectionné :voisin le plus proche Image d'essai

*algorithme d'interpolation par défaut pour Adobe Photoshop CS et CS2

Le diagramme qualitatif à droite illustre grossièrement les compromis de chaque type. Le voisin le plus proche est le plus aliasé, et avec le bilinéaire, ce sont les deux seuls qui n'ont pas d'artefacts de halo - juste un équilibre différent d'aliasing et de flou. Vous verrez que la netteté des contours augmente progressivement de 3 à 5, mais au détriment à la fois de l'augmentation du crénelage et des halos des contours. Lanczos est très similaire à Photoshop bicubique et bicubique plus net, sauf peut-être un peu plus aliasé. Tous montrent un certain degré de crénelage, cependant on peut toujours éliminer complètement le crénelage en rendant l'image floue dans Photoshop (#7).

Lanczos et bicubique sont parmi les plus courants, peut-être parce qu'ils sont très doux dans leur choix des trois artefacts (comme en témoigne leur position vers le milieu du triangle ci-dessus). Le plus proche voisin et bilinéaire ne nécessitent pas beaucoup de calculs et peuvent donc être utilisés pour des choses comme le zoom Web ou les appareils portables.

APERÇU DES MÉTHODES ADAPTATIVES

Rappelez-vous que les algorithmes adaptatifs (de détection des contours) ne traitent pas tous les pixels de la même manière, mais s'adaptent plutôt en fonction du contenu de l'image à proximité. Cette flexibilité donne des images beaucoup plus nettes avec moins d'artefacts (ce qui ne serait pas possible avec une méthode non adaptative). Malheureusement, ceux-ci nécessitent souvent plus de temps de traitement et sont généralement plus chers.

Même les méthodes non adaptatives les plus élémentaires réussissent assez bien à préserver des dégradés de tons lisses, mais elles commencent toutes à montrer leurs limites lorsqu'elles tentent d'interpoler près d'un bord net.

1. Voisin le plus proche

2. Bicubique *

3. Fractales authentiques

4. PhotoZoom (par défaut)

5. PhotoZoom (graphique)

6. PhotoZoom (texte)

7. SmartEdge**

Type sélectionné :voisin le plus proche Image d'essai

*algorithme d'interpolation par défaut pour Adobe Photoshop CS et CS2
**encore en phase de recherche, non accessible au public

Fractales authentiques est peut-être le logiciel d'agrandissement itératif (ou fractal) le plus courant. Il essaie d'encoder une photo similaire à un fichier graphique vectoriel - permettant une capacité de redimensionnement presque sans perte (du moins en théorie). Fait intéressant, son objectif initial n'était pas du tout l'agrandissement, mais était plutôt destiné à une compression d'image efficace. Les temps ont changé puisque l'espace de stockage est désormais plus abondant et heureusement, son application aussi.

Raccourci PhotoZoom Pro (anciennement S-Spline Pro) est un autre programme d'agrandissement courant. Il prend en compte de nombreux pixels environnants lors de l'interpolation de chaque pixel et tente de recréer un bord lisse qui traverse tous les pixels connus. Il utilise un algorithme spline pour recréer ces bords, qui est également utilisé par les constructeurs automobiles lorsqu'ils conçoivent une nouvelle carrosserie fluide pour leurs voitures. PhotoZoom dispose de plusieurs paramètres, chacun orienté vers un type d'image différent.

Notez comment PhotoZoom produit des résultats supérieurs dans l'infographie ci-dessus, car il est capable de créer un bord net et fluide pour toutes les courbes du drapeau. Les fractales authentiques ajoutent une texture à petite échelle qui n'était pas présente dans l'original, et ses résultats pour cet exemple ne sont sans doute pas bien meilleurs que ceux du bicubique. Il convient également de noter que Genuine Fractals fait le meilleur travail pour préserver la pointe du drapeau, alors que PhotoZoom le brise parfois en morceaux. SmartEdge est le seul interpolateur qui conserve à la fois les arêtes vives lisses et la pointe du drapeau.

EXEMPLES DU MONDE RÉEL

Les comparaisons ci-dessus démontrent un élargissement des exemples théoriques, mais les images du monde réel sont rarement aussi simples. Ceux-ci doivent également gérer les motifs de couleur, le bruit de l'image, les textures fines et les bords qui ne sont pas aussi facilement identifiables. L'exemple suivant inclut des zones de détails fins, des bords nets et un arrière-plan lisse :

↓
Original agrandi de 250 % Unsharpened :

Voisin le plus proche	Bicubique	Lisseur bicubique	PhotoZoom	Fractales authentiques	SmartEdge

Affûté :

Bicubique	Lisseur Bicubique	PhotoZoom (par défaut)	Fractales authentiques	SmartEdge

Tous sauf le voisin le plus proche (qui agrandit simplement les pixels) font un travail remarquable compte tenu de la taille relativement petite de l'original. Portez une attention particulière aux zones problématiques; pour l'aliasing, ce sont le haut du nez, le bout des oreilles, les moustaches et la boucle de ceinture violette. Comme prévu, tous fonctionnent presque de la même manière pour rendre l'arrière-plan plus doux.

Même si les véritables fractales ont eu du mal avec l'infographie, elles tiennent plus que le coup avec cette photo du monde réel. Il crée les moustaches les plus étroites, qui sont encore plus fines que dans l'image d'origine (par rapport aux autres caractéristiques). Il rend également la fourrure du chat avec des arêtes vives tout en évitant les artefacts de halo à l'extérieur du chat. D'un autre côté, certains peuvent considérer que son motif de texture de fourrure n'est pas souhaitable, il y a donc aussi un élément subjectif dans la décision. 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 de bord visibles et un peu moins de crénelage. SmartEdge fonctionne également exceptionnellement bien, mais il est encore en phase de recherche et n'est pas disponible. C'est le seul algorithme qui fonctionne bien à la fois pour l'infographie et la photo du monde réel.

AFFICHAGE DES PHOTOS AGRANDIES

Jusqu'à présent, l'essentiel de notre attention s'est concentré sur le type d'interpolation, mais la technique d'accentuation peut être tout aussi influente.

Appliquez votre netteté après avoir agrandi la photo à la taille finale , et non l'inverse. Sinon, des halos de netteté auparavant imperceptibles peuvent devenir clairement visibles. Cet effet est le même que si l'on appliquait un masque flou avec un rayon plus grand qu'idéal. Déplacez votre souris sur l'image vers la gauche (un recadrage de l'agrandissement illustré précédemment) pour voir à quoi cela aurait ressemblé si la netteté avait été appliquée avant l'agrandissement. Remarquez l'augmentation de la taille du halo près des moustaches et de l'extérieur du chat.

Sachez également que de nombreux algorithmes d'interpolation intègrent une certaine netteté (comme le "bicubic sharper" de Photoshop). Un peu de netteté est souvent inévitable car l'interpolation bayer elle-même peut également introduire une netteté.

Si votre appareil photo ne prend pas en charge le format de fichier RAW (et doit donc utiliser des images JPEG), assurez-vous de désactiver ou de réduire au minimum toutes les options de netteté de l'appareil photo. Enregistrez ces fichiers JPEG avec la compression de la plus haute qualité, sinon les artefacts JPEG auparavant indétectables seront considérablement agrandis lors de l'agrandissement et de la netteté ultérieure.

Étant donné qu'une photo agrandie peut devenir considérablement floue par rapport à l'original, les images redimensionnées bénéficient souvent davantage des techniques avancées d'accentuation. Celles-ci incluent la déconvolution, le réglage fin des dépassements/sous-dépassement clairs/sombres, le masque flou multi-rayons et la nouvelle fonctionnalité de PhotoShop CS2 :la netteté intelligente.

AFFICHAGE ET DISTANCE DE VISUALISATION

La distance de visualisation attendue de votre impression peut modifier les exigences pour une profondeur de champ et un cercle de confusion donnés. De plus, une photo agrandie à utiliser comme affiche nécessitera un rayon de netteté plus grand que celui destiné à être affiché sur un site Web. L'estimateur suivant ne doit être utilisé que comme un guide approximatif ; le rayon idéal dépend également d'autres facteurs tels que le contenu de l'image et la qualité de l'interpolation.

*PPI =pixels par pouce ; voir le tutoriel sur les "pixels d'appareil photo numérique"

Un dispositif d'affichage typique a une densité de pixels d'environ 70 à 100 PPI, en fonction du réglage de la résolution et des dimensions de l'affichage. Une valeur standard de 72 PPI donne un rayon de netteté de 0,3 pixel à l'aide de la calculatrice ci-dessus - correspondant au rayon commun utilisé pour afficher des images sur le Web. Alternativement, une résolution d'impression de 300 PPI (standard pour les tirages photographiques) donne un rayon de netteté d'environ 1,2 pixels (également typique).

QUAND L'INTERPOLATION DEVIENT IMPORTANTE

La résolution d'une grande image de panneau d'affichage routier n'a pas besoin d'être aussi élevée que celle d'une impression d'art vue de près. L'estimateur suivant répertorie le PPI minimum et la dimension d'impression maximum qui peuvent être utilisés avant que l'œil ne commence à voir des pixels individuels (sans interpolation).

Vous pouvez certainement faire des impressions beaucoup plus grandes – sachez simplement que cela marque le point où vous devez commencer à être extrêmement prudent. Toute impression agrandie au-delà de la taille ci-dessus dépendra fortement de la qualité de l'interpolation et de la netteté.

CONSIDÉREZ VOTRE SUJET

La taille et le type de texture d'une photo peuvent influencer la qualité de l'agrandissement de cette image. Pour les paysages, l'œil s'attend souvent à voir les détails tout en bas près de leur limite de résolution, alors que les surfaces lisses et les objets géométriques peuvent être moins exigeants. Certaines régions peuvent même s'agrandir mieux que d'autres; les cheveux dans les portraits doivent généralement être complètement résolus, bien qu'une peau lisse soit souvent beaucoup moins exigeante.

ÉLARGISSEMENT MATÉRIEL vs LOGICIEL

De nombreux imprimeurs professionnels ont la possibilité d'utiliser une petite image et d'effectuer eux-mêmes l'agrandissement de la photo (interpolation matérielle), au lieu d'exiger une photo qui a déjà été agrandie sur un ordinateur (interpolation logicielle). Beaucoup de ces imprimantes revendiquent une meilleure qualité d'agrandissement que ce qui est possible avec l'algorithme bicubique, alors quelle est la meilleure option ? L'exécution préalable de l'agrandissement dans le logiciel permet une plus grande flexibilité, ce qui permet d'adapter l'interpolation et la netteté aux besoins de l'image. D'un autre côté, agrandir le fichier vous-même signifie que la taille du fichier sera BEAUCOUP plus grande, ce qui peut être particulièrement important si vous devez télécharger rapidement des images sur l'entreprise d'impression en ligne.

Pour une lecture plus approfondie, veuillez consulter :
Interpolation d'images numériques

Pour lire l'inverse (rétrécissement d'une image), veuillez consulter :
Redimensionnement d'image pour le Web et les e-mails