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La qualité des images numériques

Profil MTF (rapport de contraste sujet/image) d'une image enregistrée par un Canon EOS 1Ds et analysée avec Imatest. L'image est sous-accentuée de 17.5% (courbe noire) comparée au standard habituel des APN (courbe rouge). Concrètement l'image paraît légèrement floue sur les agrandissements. Cela offre toutefois une plus grande latitude pour le traitement d'image sur ordinateur. Dans cet exemple, le photographe peut appliquer un léger masque flou d'un rayon R de 2 pixels.

Le flou commercial (II)

La technologie des APN générant inévitablement une certaine perte de netteté dans les détails, les constructeurs ont adapté leurs statégies commerciales en fonction du public ciblé. Ainsi, utilisé dans les mêmes conditions, un APN d'entrée de gamme ne donnera généralement pas des images offrant le même niveau de détail et la même netteté qu'un modèle haut de gamme.

Beaucoup d'APN compacts par exemple produisent des images généralement plus nettes que les réflex car par défaut leur processeur d'image applique justement un algorithme visant à augmenter la netteté des images à la source. Le degré de "sharpness" est toutefois ajustable par l'utilisateur mais la correction est déjà appliquée par défaut sur beaucoup d'appareils.

Les constructeurs agissent ainsi car ils savent très bien que les utilisateurs ne vont pas agrandir leurs images à outrance, disons au-delà du A4 puisque la définition de ces petits appareils ne le permet pas.

Ainsi, selon les résultats d'Imatest, sur le Canon G5 la suraccentuation atteint 20% comparées aux valeurs standards. Et de fait l'image paraît très nette même jusqu'au format A4. Mais qu'ils viennent à pousser l'agrandissement jusqu'au format 50x70 cm, et ils constateront que l'image est vraiment floue. Ils pourront tenter d'utiliser une fonction accentuant la netteté mais cela va accentuer les artefacts et autres défauts liés à la compression par exemple. Les possibilités d'améliorer l'image seront donc limitées, même en utilisant toute la souplesse d'un masque flou numérique.

En revanche, sur leurs APN réflex, Nikon comme Canon ont choisi la philosophie opposée. Plutôt que d'accenter la netteté des images à la source et limiter les possibilités de traitement d'image ultérieur, le processeur d'image du Nikon D2 ou du D200 par exemple laisse toute liberté au photographie d'activer ou non la fonction sharpness à la prise de vue. Ainsi au cours du traitement d'image, étape indispensable après toute prise de vue avec un APN, l'infographiste aura plus de liberté pour accentuer la netteté jusqu'au niveau qu'il jugera bon sans pour autant accentuer les défauts de l'image si jamais il y en avait puisqu'ils n'auront pas encore été accentués par un quelconque traitement antérieur.

Mais du fait de cette totale liberté offerte par certains APN réflex, pour des images ordinaires qui ne doivent pas être très agrandies la plupart des photographes augmentent d'office le niveau de netteté du D200 par exemple d'une intensité de 100% dans un rayon de 1 voire 2 pixels (+1 ou +2). On retrouve ainsi un piqué qui se rapproche des photographies argentiques.

On peut donc considérer ce défaut de netteté comme un avantage dans la mesure où de toute façon, à titre semi-professionel et professionel une image numérique doit être éditée dans un logiciel de traitement d'image avant d'être éventuellement imprimée.

Reste la question de savoir comment mettre en évidence les défauts que nous venons d'évoquer.

Evaluation de la qualité d'une image numérique

L'accentuation ou non d'une image peut être mise en évidence par un logiciel d'analyse tel Imatest de Norman Koren. Mais ce logiciel peut analyser bien d'autres paramètres ainsi que nous allons le découvrir.

Le graphique dit SFR (Space Frequency Reponse) présenté ci-dessus à droite n'est autre qu'une fonction de transfert de modulation (MTF) qui indique clairement sous forme de courbe rouge et noire si le rapport de contraste entre le sujet et son image en fonction d’une fréquence spatiale déterminée a été renforcé ou affaibli et dans quelle proportion. Ainsi on découvre que les réflex précités présentent un manque de netteté (undershapening) réel qui varie entre 12 et 17% par rapport à une MTF non renforcée standard correspondant à celle de la plupart des APN.

Le profil MTF est une mesure des performances du système optique. Mais une photographie c'est également une représentation que l'on regarde et qu'on interprète. Dans ce contexte, il est tout aussi intéressant d'évaluer la perception subjective qu'à l'observateur en regardant une image, ce qu'on appelle le facteur de qualité subjectif ou SQF en abrégé. Sa formulation a été développée par les ingénieurs de Kodak en 1972 et intégrée dans l'une des routines du logiciel Imatest en 2006.

La fonction SQF d'Imatest permet d'estimer la qualité d'une image imprimée en fonction de la perception de l'observateur.

Cette mesure tient compte de la MTF qui représente la réponse du système optique à une fréquence spatiale (SFR), la sensibilité de l'oeil au contraste, la qualité de l'image et la distance à laquelle on l'observe.

Cette représentation est notamment utilisée par le webzine américain PopPhoto pour établir ses comparatifs et tests d'objectifs et par la société de consultance Image Integration qui proposent toutes deux un portail dédié à la photographique numérique.

Le graphique présenté à gauche décrit le résultat d'une SQF. Plus une photographie est de qualité (point de vue du rendu chromatique et de son piqué) plus la courbe SQF est proche de 100%. Elle est jugée bonne jusque 80%. En-dessous, elle perd sa résolution et son contraste et manque de piqué, des phénomènes souvent liés à la mauvaise qualité de l'optique, un taux de compression trop important ou un agrandissement excessif. Au-delà de 100% l'image présente une correction inesthétique, généralement liée à une accentuation exagérée du contraste ou des fonctions de déconvolution.

Les constructeurs d'APN restent intransigeants sur la qualité des images et Nikon par exemple nous rappelle à travers son slogan qu'il a misé tout son savoir-faire sur cette idée : créer des images fidèles à la réalité. Mais vu ce que nous venons de dire, le sont-elles réellement ?

On peut en effet se poser la question, car malgré un parfait contrôle de la mise au point et de l'exposition, des performances tout à fait remarquables des optiques, du capteur et des convertisseurs, en fonction du format d'image, du traitement effectué par le processeur d'image et de quelques autres paramètres, deux APN ne donneront jamais deux images identiques du même sujet. Non seulement l'image peut présenter une dominante ou une distorsion, mais ainsi que nous l'avons expliqué, sa résolution comme sa netteté peuvent être altérées par un défaut inhérent à l'interpolation ou à un traitement d'image inadéquat parmi d'autres biais.

Vue isolément et sans référence, une image peut sembler tout à fait correcte mais comparée à celle prise avec un autre appareil ou dans des conditions contrôlées, vous pouvez être déçu par le résultat. Nous avons vu notamment que quelques modèles présentent un rapport de contraste sujet/image (MTF) relativement sous-accentué par rapport aux standards qui explique le léger manque de netteté de leurs images brutes.

Il ne faut pas pour autant en conclure que ces appareils sont défectueux ou donnent des images de "mauvaise" qualité. Tout dépend de ce que vous allez en faire et éventuellement à quel public elles seront destinées. C'est pour cette raison qu'un photographe averti considère généralement le "problème" de netteté associé au mode de fonctionnement du filtre-antialiasing comme étant une opportunité et un avantage plutôt qu'un défaut ainsi que nous l'avons expliqué.

Revue de produits et méthodes d'évaluations

C'est ici que les revues de produits et les comparatifs prennent toutes leur importance, par exemple ceux établis par les webzines américains Digitalcamerainfo et DPReview ou des magazines tels que Chasseur d’Images ou Digital Photographer dont les graphiques et les photographies sont tout à fait explicites.

Ainsi que nous l'avons dit en introduction, il existe des paramètres objectifs pour qualifier la qualité d'une image numérique. Parmi les principaux critères pris en considération citons la résolution, la netteté, l'aberration chromatique, la distorsion, le vignetage, la dynamique, le bruit électronique, l'effet de moiré, la température de couleur et la balance des blancs. Tous ces paramètres peuvent être évalués au moyen de mires étalons telle la charte de couleurs "ColorChecker" de Gretag Macbeth ou de Gettyimages ainsi que la mire ISO 12233 présentées ci-dessous qui seront photographiées dans les conditions contrôlées d'un studio puis analysées par le logiciel Imatest par exemple.

A gauche, la mire "ColorChecker"de Gretag Macbeth adaptée aux appareils photos. A droite, la mire ISO 12233. Dans les deux cas, la mire doit être photographiée dans des conditions de studio. L'image résultante sera ensuite analysée par un logiciel tel Imatest.

Nous n'allons pas entrer dans les détails de ces procédures de contrôle que nous développons par ailleurs dans l'article consacré à la calibration d'une chaîne PAO. Vous trouverez sur le site français de Gilbert Volker une présentation du programme Imatest ainsi que les instructions et une aide en ligne en anglais sur le site de Norman Koren.

A travers une analyse minutieuse de ces critères, si le système présente ne fut-ce qu'un seul défaut optique ou un rendu qui s'écarte des standards, il sera mis en évidence. Reste à interpréter les résultats et c'est notamment dans ce but que les critiques réalisent des comparatifs et que la fonction SQF a été développée.

Contrairement à l'opinion des départements marketing, les résultats de ces analyses sont objectifs, les courbes comme les photos témoins ne mentent pas.

Ensemble, ces seuls critères objectifs permettent d'établir un classement soit entre appareils photos soit entre des optiques différentes testées sur le même appareil. Si un APN est capable de gérer tous ces paramètres correctement sans trop s'écarter des valeurs étalons et si en complément il est ergonomique et performant, il ne fait aucun doute qu'il mérite une place de choix dans les palmarès et dans votre fourre-tout.

Pour plus d'informations

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Le rôle du filtre anti-aliasing

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La qualité des optiques

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La gestion des couleurs sur ordinateur

Sensibilité des APN aux rayonnements IR et UV

Formations en ligne

Cours-Photophiles)

Bob Atkins Photography

DPReview - Learning

Photo.net - Learning

 

Sur Internet

Diffraction and photography, Sean McHugh

Optimum Aperture - Format size and diffraction, Bob Atkins

Logiciels : ATMOS, Quick Fringe, Aberrator 

Imatest, Norman Koren

Présentation du logiciel Imatest, Gilbert Volker

Mirror, mirror on the wall...., Bob Atkins (test du cata Tamron 500 mm f/8 SP contre Canon ED 500 mm f/4.5L USM).

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