Résolution, netteté, piqué, etc...

Auteur: pehache (p e h a c h e _ p r i m @ l a p o s t e . n e t)
Révision: 2.2 (31 Oct 2005)

Résumé

Comment briller en société en utilisant à bon escient les mots qui vont bien.

Introduction

Si il est des notions plutôt confuses pour bon nombre d'amateurs d'images, ce sont celles tournant autour de la résolution. Les termes "résolution", "définition", "netteté", "piqué", etc... sont souvent utilisées approximativement, voire parfois à contre-sens. Il faut dire que les fabriquants d'appareils et les journaux spécialisés ne nous aident pas beaucoup, étant eux-mêmes tout autant approximatifs sur ces sujets.

La résolution et la définition

La résolution est la capacité à séparer (à distinguer) des fins détails. On utilise également l'expression plus parlante de "pouvoir séparateur", qui correspond d'ailleurs à l'expression anglaise "resolving power", qui exprime cette notion. Au niveau d'un film ou d'un capteur numérique, elle s'exprime souvent en cycles/mm (ou paires de lignes par mm (pl/mm)). Quand on évalue la résolution sur un tirage, on évalue en réalité la résolution de toute la chaîne photographique: le système optique de prise de vue, le capteur numérique ou le film, le traitement numérique (du fichier) ou chimique (du film), et le procédé de tirage.

On voit déjà que cette définition ne correspond à l'usage le plus courant: la grande majorité des fabriquants d'appareils, des journaux, et des amateurs de photographies, utilisent en effet le terme "résolution" pour désigner la taille en pixels des capteurs ou des fichiers images: on parle de capteurs 8Mpix, de fichiers 3000x2000pixels, etc... La (mauvaise) raison est qu'en anglais c'est le mot "resolution" qui exprime cette notion. La traduction française correcte est "définition": une définition de 8 Mpix, de 2200x1700pixels, etc...

Les notions de définition et de résolution sont en partie liées, mais en partie seulement.

Pour essayer de mieux comprendre les liens qu'il y a entre elles, on peut prendre l'analogie du contenu et du contenant: la définition est le volume d'un contenant (par exemple une bouteille), et la résolution un contenu (une quantité de liquide). Une bouteille de 1 litre peut contenir au maximum un litre de liquide, mais il peut n'y avoir dans cette bouteille qu'un 1/2 litre de liquide, ou 1/4 litre, ou rien du tout. Dans tous les cas, ça reste une bouteille de 1 litre.

De même, la définition d'un élément de la chaîne photographique (un capteur par exemple) détermine la résolution maximale possible d'une image qui est passée par cet élément. Toutefois, la résolution réelle de cette image peut être (un peu, beaucoup, énormément) inférieure à cette résolution maximale possible. Que ce soit à cause d'autres éléments de la chaîne (l'optique,...), ou bien à cause de l'élément lui-même (sur les capteurs, par exemple, la lumière parvenant sur un photosite engendre également un signal sur les photosites voisins, ce qui tend à diminuer la résolution réelle).

Ainsi, par exemple, un APN de 4Mpix (=définition du capteur) peut très bien avoir une aussi bonne résolution qu'un APN de 6Mpix.

Autre exemple: quand on sur-échantillonne un fichier dans un logiciel de retouche, en passant de 1800x1200pixels à 3600x2400, on augmente sa définition mais la résolution de l'image reste inchangée (on augmente le volume du contenant sans toucher au volume du contenu). Si on le sous-échantillonne à 900x600, on diminue sa définition, mais également la résolution de l'image, sauf si celle-ci était déjà très faible (si on verse le contenu d'une bouteille de 2 litres dans une bouteille d' 1 litre, on perd une partie du contenu, sauf si il y avait déjà moins d' 1 litre au départ).

La notion de définition n'est pas nécessairement liée au monde numérique et aux pixels: elle existe aussi en analogique. Par exemple, un signal video SECAM a une définition verticale de 625 lignes, qui correspondent au balayage de l'écran cathodique par le faisceau d'électrons. Pas de définition horizontale, par contre.

Pour ajouter encore à la confusion avec la résolution, les définitions sont parfois exprimées en dpi (dot per inch = points par pouce) ou ppi (pixel per inch = pixels par pouce), notamment dans les scanners et les imprimantes. Donner une taille en pixel est effet difficile, celle-ci dépendant de la taille physique des documents scannés ou imprimés. On a alors la relation:
[définition en pixels] = [taille physique du document en pouces] * [définition en ppi]

En toute rigueur, une simple mesure en cy/mm ou pl/mm ne suffit pas à caractériser le pouvoir séparateur d'un système. In fine, un pouvoir séparateur s'exprime en nombre de points séparables par mm ou, ce qui revient au même, par la distance minimale nécessaire entre deux détails pour qu'ils soient réellement séparables et non pas fondus en un seul détail apparent. Cette distance dépend de l'ensemble de la courbe FTM (Fonction de Transfert de Modulation; MTF en anglais), qui exprime l'atténuation du contraste en fonction de la fréquence spatiale (exprimée en cy/mm). Si l'on veut être totalement rigoureux, le rapport signal/bruit à chaque fréquence intervient également.

Bref, le sujet est en fait assez complexe, ce qui explique que dans la pratique on se contente souvent d'une mesure unique en pl/mm, que l'on espère être représentative du pouvoir séparateur (1 pl/mm correspondant à 2 points séparables par mm).

La netteté, l'acutance, et le piqué

La netteté est une impression visuelle qui n'est pas liée à la résolution. Il semble que ce soit la précision des contours qui est l'élement déterminant dans l'impression de netteté. Or, le terme scientifique qui exprime la précision des contours est l'"acutance": elle se mesure au niveau des transitions entre les zones sombres et les zones claires: plus les transitions sont rapides (sur une courte distance), plus l'acutance est élevée, et avec elle l'impression de netteté.

Acutance et résolution sont deux notions totalement indépendantes. Une image peut contenir beaucoup de détails (résolution élevée) mais ne pas paraître nette (faible acutance), ou au contraire contenir peu de détails (faible résolution) mais avoir une netteté apparente élevée (acutance élevée). Si un scientifique privilégiera toujours le premier type d'image (par exemple en astrophotographie, pour repérer des étoiles, qui sont des détails fins), esthétiquement le second a généralement beaucoup plus de succès.

Les deux images ci-dessous illustrent cette dualité. En comparaison de l'image de droite, celle de gauche parait peu nette: son acutance est faible (transitions douces entre le noir et le blanc). Néanmoins, sa résolution est bien supérieure à celle de droite: on distingue sans problème les cercles extérieurs les plus fins, même si le contraste est réduit au niveau de ceux-ci. L'image de droite est plus nette (transitions noirs-blancs plus franches), mais les fins détails (les cercles extérieurs) ont été presque complètement éliminés.

L'image de gauche a été obtenue en appliquant un léger flouttage gaussien à une image de mire (histoire complète ici). Celle de droite en appliquant un fort flouttage suivi d'une forte accentuation. Pour faciliter la visualisation sur cette page, j'ai doublé la taille des images pour l'affichage (interpolation au plus proche voisin).

Au contraire de la résolution, l'acutance peut quant à elle être être augmentée après la prise de vue, que ce soit en argentique (lors du développement) ou en numérique (avec les fameux filtres "accentuation", "plus net", "unsharp mask", etc...). Le traitement numérique étant néanmoins beaucoup plus souple, la photographie numérique a entraîné une généralisation de ces images nettes et très flatteuses (quand bien même la résolution ne suit pas toujours).

L'augmentation de l'acutance d'une image par un traitement approprié n'ayant aucun effet sur sa résolution, elle ne permet pas de récupérer les détails perdus, qui le sont définitivement. Mais à défaut, elle peut permettre de mieux percevoir les détails à faible contraste.

Le piqué n'a quant à lui pas de définition bien claire et universellement acceptée. Il semble que ce que les gens reconnaissent comme étant des images "piquées" soient des images de résolution (nombreux détails) et d'acutance (netteté apparente) elevées. Le terme anglais le plus proche semble être "sharpness". Mais il semble aussi que de nombreuses personnes utilisent le terme "piqué" pour désigner la netteté apparente (donc l'acutance seule).

Conclusions

Tout d'abord, un petit tableau récapitulatif des différents termes:

français	anglais	notion
résolution / pouvoir séparateur	resolving power	capacité à reproduire des détails fins
définition	resolution	taille en nombre de pixels
acutance	acutance	netteté apparente
piqué	sharpness	résolution + acutance

On retiendra que c'est le terme "définition" qui doit s'appliquer pour désigner des tailles en pixels (de capteurs, de fichiers, etc...). Et que netteté et résolution ne vont pas forcément de pair.

Mais pour finir, on rappellera surtout que si il est bien beau de briller en société en parlant de résolution et d'acutance, encore plus beau de faire des images piquées, il n'en reste pas moins très recommandable de ne pas céder à une quelconque dictature du piqué de la mort qui tue, et qu'une image sans détail et pas nette peut aussi être une belle image.

Pour en savoir plus

http://www.galerie-photo.com/quel-format.html

http://www.normankoren.com/Tutorials/MTF.html (en anglais, mais vraiment très bien, sur les courbes FTM)

http://www.astrosurf.com/tests/criteres/criteres.htm (notion de pouvoir séparateur)

Et puis...

Merci aux contributeurs de fr.rec.photo.* qui m'ont aidé à améliorer cette page.

La FAQ de fr.rec.photo.* : http://frp.parisv.com