Demosaicing/fr
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Introduction
La plupart des appareils photo numériques utilisent un capteur qui contient des millions d'éléments sensibles à la lumière, tous identiques, appelés photosites. Dans le but de capter une couleur, un filtre couleur est placé devant le capteur, ainsi chaque photosite n'enregistre qu'une longueur d'onde spécifique de la lumière. Le "Filtre Bayer" est le plus répandu, il utilise une matrice 2x2 répétitive de pastilles bleues, rouges ou vertes. Il existe aussi une autre disposition de filtre appelé "X-Trans" utilisé par certains appareils photo Fujifilm, avec une matrice 6x6 répétitive de pastilles. Etant donné que chaque photosite capture une bande passante spécifique de lumière, il y a trois principaux problèmes qui doivent être traités :
- Il n'existe encore aucun concept de couleur car chaque photosite n'enregistre qu'un simple signal électrique produit par les photons qui traversent le filtre et viennent le frapper,
- Il y a deux fois plus de photosites verts que de rouges ou de bleus,
- et la moitié (vert) ou les trois-quarts (rouge, bleu) de chaque canal de couleur sont en fait dépourvus d'information (photosites noirs, non exposés, puisqu'il n'y a par exemple qu'un photosite fltré en rouge sur quatre).
Afficher une image à partir d'un appareil photo équipé d'un capteur Bayer ou X-Trans n'est donc pas immédiat, la mosaïque de points discrets d'information nécessite d'être convertie en une image couleur cohérente. Ce processus est appelé dématriçage.
RawTherapee offre plusieurs algorithmes de dématriçage, chacun avec ses propres caractéristiques. Les différences entre eux peuvent être subtiles, certaines ont besoin de zoomer à 100% ou plus pour découvrir les nuances. Cependant puisque le dématriçage est la base sur laquelle tous les autres outils travaillent, le choix de l'algorithme de dématriçage peut avoir des effets visuellement significatifs sur le résultat final, particulièrement en cas d'observation de près. Le choix de l'algorithme de dématriçage influence principalement la qualité des détails très fins de l'image et la visibilité d'artéfacts sous forme de motifs en labyrinthes.
Concernant les appareils photo Bayer, AMaZE est généralement la meilleur méthode pour les images prises à faible ISO, alors que LMMSE ou IGV sont préférables pour les ISO plus élévés. Concernant les appareils X-Trans, 3-pass (Markesteijn) est généralement la meilleure méthode.
A noter que le capteur Foveon X3 n'utilise pas de filtre couleur et en conséquence, les images produites par un appareil équipé d'un tel capteur n'ont pas besoin de dématriçage. Elles ne sont d'ailleurs pas supportées par RawTherapee.
- Comparaison entre les différents algorithmes de dématriçages
AMaZE
IGV
LMMS
EAHD
HPHD
VNG4
DCB
AHD
Fast
None
Méthodes de dématriçage
- Méthodes courantes :
- Fast
- Méthode de dématriçage très rapide mais simple et de basse qualité, non recommandée.
- Mono
- N'est utile que pour les utilisateurs soit d'appareils photo monochromes ou dont le filtre mosaïque de couleur est retiré.
- None
- signifie qu'il n'y a pas de dématriçage. Cela peut être utile pour des diagnostics, mais vous ne devez pas l'utiliser en photographie.
- Méthodes Bayer :
- AMaZE
- (Aliasing Minimization and Zipper Elimination) est la méthode par défaut de dématriçage de Rawtherapee car elle donne les meilleurs résultats dans la plupart des cas. Dans RawTherapee de versions 2.4 et antérieures, VNG4 était habituellement l'algorithme préféré pour les appareils Olympus vu que AMaZE n'existait pas encore et que VNG4 éliminait certains artefacts gênants qui pouvaient avoir été provoqués par les autres méthodes, mais depuis l'introduction de la méthode AMaZE dans la version 3.0 de RawTherapee, les utilisateurs d'Olympus peuvent la préférer.
- RCD
- (Ratio Corrected Demosaicing) donne d'excellents résultats pour les bords courbes, par exemple les étoiles en astro-photographie, tout en préservant presque un niveau de détail équivalent à AMaZE.
- DCB
- DCB produit des résultats similaires à AMaZE. AMaZE peut souvent se montrer légèrement supérieur dans la récupération des détails, alors que DCB peut être plus efficace pour éviter les fausses couleurs, surtout dans les images en provenance d'appareils photo dépourvus de filtres anti-aliasing.
- LMMSE et IGV
- Sont recommandés pour travailler sur des images à hauts ISO, très bruitées, en conjonction avec l'outil Réduction du bruit. Il empêcheront l'apparition d'artefacts en labyrinthe, et que l'image apparaisse délavée en raison d'un traitement intense de la réduction du bruit. IGV est aussi assez efficace pour atténuer les effets de moiré.
- AHD, EAHD et HPHD
- AHD (Adaptive Homogeneity-Directed), EAHD (Horvath's AHD) et HPHD (Heterogeneity-Projection Hard-Decision) sont d'anciennes méthodes qui sont généralement lentes et inférieures aux autres méthodes.
- VNG4
- Si vous utilisez un appareil photo moyen format avec un objectif grand angle quasi symétrique, tels que les Schneider Digitar 28mm ou 35mm, il est probable que le fichier souffre de diaphonie, surtout si l'objectif est décalé (en raison de l'arrivée de la lumière sous un angle très fermé avec ces objectifs, une partie de la lumière déborde sur le pixel voisin du capteur), et dans ce cas, vous pouvez obtenir des artefacts en labyrinthe avec AMaZE et DCB à cause de la séparation du canal vert provoqué par la diaphonie. Si, a l'aide d'adaptateurs, vous combinez un appareil photo sans miroir et un objectif grand angle conçu pour le film, vous pouvez aussi obtenir de la diaphonie. Il peut alors être préférable d'utiliser l'algorithme VNG4 (Variable Number of Gradients), plus robuste, qui gère bien cette situation, au prix de quelques fins détails. Une autre alternative consiste à valider l'équilibrage du vert pour atténuer la différence entre les canaux verts.
- Pixel Shift
- Certains appareils Pentax ou Sony supportent la prise de photos en mode Pixel Shift (décalage de pixel) qui consiste à prendre quatre photos avec à chaque fois un décalage de un pixel de façon circulaire, puis de sauvegarder les quatre prises dans un seul grand fichier raw. RawTherapee sait combiner les quatre prises en une seule image tout en masquant les objets ayant bougé, réduisant ainsi le niveau de bruit et accroissant la netteté de l'image.
- Méthodes Fujifilm X-Trans :
- 3-Pass
- est une méthode de dématriçage pour appareils photo munis de capteurs X-Trans (Fuji). Elle exécute trois passes sur l'image ce qui donne des résultats plus nets bien que cela ne soit visible que sur des photos de bas ISO. Elle est plus lente que 1-Pass.
- 1-Pass
- est une méthode de dématriçage pour appareils photo munis de capteurs X-Trans (Fuji). Elle est plus rapide que la méthode 3-Pass bien que légèrement inférieure en qualité, mais cette différence n'est visible que dans les prises de vues à bas ISO. Si la vitesse vous pose problème, vous pouvez utiliser cette méthode dans les hauts ISO sans différence visible de qualité.
Comment trouver la meilleure méthode de dématriçage
Zoomer à au moins 100% (1:1) et essayer tous les algorithmes de dématriçage, voir celui qui fonctionne le mieux. Les tester sur des photos bien piquées avec des petits détails et des motifs répétitifs minuscules, tels que ceux ondulants d'un tissu (rechercher des artefacts en forme de labyrinthe), ceux d'un mur en brique lointain, ceux d'un panneau routier rond lointain (rechercher le moiré le long des bords ronds), et tester avec des prises de vues à faible ISO et à haut ISO. Utilisez des photos réalisées avec votre propre appareil, le meilleur pour les raw d'un Nikon n'est peut-être pas le meilleur pour ceux d'un Olympus.
Appareils photo monochromes
Un appareil monochrome a le même filtre de lumière devant chaque pixel, ce qui produit une image en noir et blanc et aucun dématriçage n'est nécessaire. Certains de ces appareils n'ont pas de filtre infra-rouge et sont de ce fait sensibles à cette lumière, ce qui peut être exploité pour la réalisation de photos noir et blanc créatives.
RawTherapee supporte les appareils monochromes, mais l'interface utilisateur n'est pas adaptée, ainsi lorsqu'un fichier monochrome est chargé, tous les outils pour la couleur restent actifs .
Il y a quelques facteurs additionnels à prendre en compte pour travailler avec des fichiers monochromes : certains appareils monochromes prétendent ne posséder qu'un seul canal monochrome et une matrice de couleur neutre, comme le Leica M Monochrom, tandis que d'autres prétendent avoir des canaux RVB dans une configuration type Bayer (comme les Phase One IQ260 Achromatic, ou les appareils modifiés pour l'infra rouge). S'il n'y a qu'un seul canal, RawTherapee le détecte et n'effectuera aucun dématriçage (la choix du dématriçage reste accessible mais est sans effet), et tout fonctionne normalement. Cependant, en présence d'une configuration type Bayer, le dématriçage sera réalisé et une matrice de couleur sera appliquée. Pour empêcher cela, vous devez sélectionner l'option de dématriçage "Mono", et sélectionner "Sans profil" comme profil d'entrée dans l'onglet Couleur, panneau ICM.
Interface
Les méthodes de dématriçage et leurs paramètres associés sont répartis dans deux outils principaux séparés, "Capteurs avec matrice Bayer" et "Capteurs avec matrice X-Trans". Chacun d'entre eux est visible lors de l'édition d'un fichier raw produit par un appareil utilisant l'un des capteurs. Le paramétrage dans l'un de ces deux outils est sans effet dans l'autre. Si vous ouvrez une image raw issue d'un capteur de type Bayer, seuls les paramètres de l'outil "Capteur à matrice de Bayer" seront utilisés, les paramètres de l'outil "Capteur à matrice X-Trans" seront ignorés et réciproquement.
Méthode
Les algorithmes de dématriçage suivants sont disponibles pour les fichiers raw issus de capteurs Bayer :
- AMaZE
- AMaZE+VNG4
- RCD
- RCD+VNG4
- DCB
- DCB+VNG4
- LMMSE
- IGV
- AHD
- EAHD
- HPHD
- VNG4
- Fast
- Mono
- Pixel Shift
- None
Les algorithmes suivants de dématriçage sont disponibles pour les fichiers raw issus de capteurs X-Trans :
- 3-pass+fast
- 3-pass (Markesteijn)
- 1-Pass+fast
- 1-Pass (Markesteijn)
- Fast
- Mono
- None
Dématriçage Duo
Les méthodes de dématriçage duo, telles que AMaZE+VNG4, vous permet le dématriçage de zones de haut contraste (par ex des détails) en utilisant une méthode, et le dématriçage de zones de faible contraste (par ex des surfaces unies, sans détails comme le ciel) en utilisant l'autre méthode. Etant donné que certains algorithmes sont préférables pour le rendu de fins détails alors que d'autres sont meilleurs pour le rendu de surfaces unies et douces, cette option de dématriçage duo combine le meilleur des deux mondes, offrant ainsi un meilleur point de départ pour les autres outils, atténuant le besoin de netteté ou de réduction du bruit. L'inconvénient est que l'image doit être dématricée deux fois, prenant plus de temps qu'une méthode simple de dématriçage.
Le seuil de réglage du niveau de détail à partir duquel un algorithme de dématriçage doit être utilisé à la place de l'autre est contrôlé avec le curseur "Seuil de contraste". Le curseur comprend une case à cocher qui calcule automatiquement le niveau optimal.
Bord
Le dématriçage peut s'appuyer sur l'échantillonnage des pixels qui entourent le pixel considéré. Lors du dématriçage d'un pixel situé sur le bord supérieur de l'image raw, il n'y a aucun pixel au-dessus, il ne peut donc être dématricé selon la même méthode, avec la même qualité, que les autres pixels qui sont entourés d'un nombre de pixels suffisamment important. La plupart des convertisseurs raw retranchent ainsi quelques rangs et colonnes de la périphérie de l'image, comme le fait RawTherapee par défaut. Cependant, vous pouvez forcer le non rognage de ces pixels périphériques en modifiant la valeur de "Bord". La fixer à "0" signifie qu'aucun rognage n'est réalisé, et RawTherapee fera ce qu'il peut pour dématricer les pixels en bordure, mais des artéfacts peuvent apparaître !
Vous devriez généralement laisser ce paramètre à sa valeur par défaut, et le changer poue 0 seulement si absolument nécessaire, par exemple pour le traitement de fichiers raw DNG en 1080p où vous devez préserver le nombre de pixels de 1920x1080.
Sub-Image
Certains fichiers raw contiennent plus d'une image. Lors de l'édition d'un tel fichier, l'option sub-image apparaît, et permet l'édition d'une image contenue particulière, ou de combiner toutes les images contenues d'une façon ou d'une autre.
Certains appareils photo Fujifilm EXR supportent le "mode SN" au moment de la capture, ce qui signifie "Signal to Noise priority" (priorité du signal sur le bruit). Lors de l'édition d'une telle image, la boite de commande combinée sub-image permet de sélectionner le "mode SN", lequel fusionne les pixels des deux images contenues et utilise la moyenne, ce qui réduit le bruit.
Itérations pour la suppression des fausses couleurs
Etablit le nombre de passes du filtre médian réalisées pour supprimer les artefacts de dématriçage lors de l'application de l'algorithme de dématriçage. De fausses couleurs (mouchetage) pourraient être introduites pendant la phase de dématriçage où de très fins détails sont résolus. La suppression des fausses couleurs est similaire à l'adoucissement de la couleur. Le canal de luminance n'est pas affecté par cette suppression.
Les fausses couleurs sont le plus souvent apparentes dans les images en provenance d'appareils photo dépourvus de filtres anti-aliasing. Remarquez que c'est le plus souvent l'algorithme de dématriçage qui est la facteur déterminent dans l'importance que prendra le problème des fausses couleurs que vous aurez à gérer. Dans certaines situations, il peut être préférable de changer l'algorithme de dématriçage plutôt que de valider la suppression des fausses couleurs, car ce dernier réduit la résolution des couleurs.