Augmenter la résolution de ses photographies avec PhotoAcute
(ou comment tirer 39mp d'un appareil 10mp)
par Henri Peyre
(avec ses remerciements à Nguyen Phu Thien)
Téléchargement de photoAcute :
http://www.photoacute.com
PhotoAcute est un programme utilisable
pour augmenter la résolution des images, point que nous examinons ici,
mais pas seulement. Le programme permet également d’augmenter la
dynamique de prise de vue et la profondeur de champ. Il peut aussi être
employé pour réduire le bruit, les aberrations chromatiques et la
distorsion sur les photographies réalisées.
Limitation : le programme ne traite pas le vignettage.
Un seul principe : on réalise une image
finale en croisant les informations présentes dans plusieurs images...
Gain
La technique de Super résolution permet de
doubler la résolution en x et en y de l'image à laquelle elle est
appliquée.
Conditions nécessaires
-
Le sujet de la photographie doit être
immobile.
-
Pour obtenir une seule image il faut
partir d’au moins 4 images distinctes, et partir de 6 images est
encore mieux.
-
Ces images doivent être des images de
bonne qualité.
-
Elles sont réalisées en employant si
possible un mode de déclenchement répété.
-
Un léger bracketting de ½ EV est
exécuté avec l’appareil en mode Manuel pour une scène au contraste
normal. Sur une scène contrastée, on peut réaliser un bracketting
avec un pas de 1EV.
-
Si cette technique est envisageable à
main levée à des vitesses plus rapides que le 1/400 ou le 1/800ème
de seconde, les résultats obtenus avec un pied et une vitesse plus
lente sont meilleurs.
Processus
Il faut :
Si le Raw de votre appareil photo n’est
pas reconnu par PhotoAcute : Passer les images au format DNG grâce à
Adobe DNG Converter (en téléchargement gratuit ici :
http://www.adobe.com/products/dng/index.html) en vue de
l’utilisation dans PhotoAcute ou utiliser son dérawtiseur classique
pour préparer des TIFF en 16 bits qui alimenteront PhotoAcute. Dans ce
deuxième cas, reporter soigneusement les réglages faits sur la meilleure
photo, à l’identique (même exposition, même balance des blancs, même
recadrage, même rotation…) sur toutes les vues.
Essai personnel
Rien ne vaut évidemment un petit essai
personnel, tout à fait réalisable avec la version d’essai gratuite :
elle ne diffère de la version pro qu’en ce qu’elle laisse sur l’image
finale une signature logicielle polluante qui disparaît lorsque le
produit est enregistré, et qu’elle permet de traiter un nombre limité de
photographies au total. La version payante Pro est proposée à ce jour à
119 € avec un an de mise à jour gratuite. C’est celle qui convient à
l’utilisation d’appareils reflex à objectifs interchangeables.
Première étape : prise de vue
Acquisition des photographies.
J'ai réalisé un ensemble de photographies à 10h en cette journée
maussade d'hiver. Ce sont des vues de mon bureau, faiblement éclairé par
des lampes qui font un éclairage très orange, tandis qu'à droite les
fenêtres laissent entrer une lumière très bleue. La pièce est sombre,
j'expose 13s à f20 (le diaphragme le plus fermé est f32) ; l'objectif
est un zoom 28x75 SP AF Aspherical de chez Tamron, monté sur un EOS
400D, un reflex 10mp pas tout jeune, mais brave, et j'aime bien la
fidélité de son rendu de couleur.
Toute les vues sont faites sur pied. La première est la bonne, avec les
réglages que je viens d'indiquer, c'est elle qui sert de référence.
Je réalise 3 vues supplémentaires allant par 1/3 de diaphragmes vers la
sur-exposition et 3 vues supplémentaires allant par 1/3 de diaphragmes
vers la sous exposition. J'ai utilisé le retardateur mais pas le
pré-relevage du miroir.
Tout cela se fait en raw - vous avez lu le
début de l'article, vous savez que c'est comme cela qu'il faut faire. Je
n'ai pas réglé de température de couleur spéciale, les vues ont intégré
une température de couleur que j'ai dû bloquer l'avant-veille lors d'une
prise de vue quelconque. Pour la meilleure photographie cela donne le
raw suivant :
Le bureau présente une couleur infernale...
Deuxième étape : intégration des vues
dans PhotoAcute
La première opération après le
téléchargement et l'installation (sans problème) de PhotoAcute consiste
à ouvrir dans le logiciel les photographies qu'on va monter en sandwich
:
La commande Open en bas à droite
permet d'ouvrir d'un coup toutes les photographies (elles apparaissent
dans la liste à gauche) ; dès que les photographies sont en place on
règle nos préférences (settings) pour le logiciel. Nous
choisissons les réglages suivants :
(pas très important ce bicubic : l'interpolation concerne
uniquement le rendu à l'écran et pas le résultat final)
Nous terminons par OK.
Deuxième étape : Traitement du sandwich
Les options par défaut étant posées, nous
cochons à présent les raw à empiler parmi ceux que nous avons ouverts :
ici nous les cochons tous, et obéissant à la logique du logiciel,
nous cochons en dernier notre image de référence - qui est en haut
de la liste. C'est cette image de référence qui doit être sélectionnée
avant que nous lancions le traitement en appuyant sur le bouton Start
:
C'est semble-t-il la plus grande
difficulté de l'exercice : dès que nous appuyons sur le bouton Start,
un message vient nous rappeler l'importance de sélectionner en dernier
l'image de référence :
L'écran suivant nous demande ce que nous
voulons exactement faire avec notre sélection de raw : nous choisissons
le traitement de Super Resolution (j'en tremble encore) ; nous
choisissons également de doubler la taille de l'image en sortie. C'est
le maximum. Je ne connais personne qui prendra moins... par ailleurs
pour hâter le traitement, comme nous avons été soigneux à la prise de
vue en utilisant un pied, nous le signalons au logiciel, qu'il ne perde
pas son temps à chercher des écarts faramineux entre chaque vue :
C'est parti ! L'agglomération des 7 vues
nous est promise dans un temps conséquent : 25 minutes et 34 secondes...
avant que l'indicateur de tâche ne se mette à accélérer. Nous
obtiendrons finalement le résultat en 5 minutes. J'ai un portable
bureautique récent (un processeur à 2 Ghz et 4Go de mémoire vive) qui ne
me permet pas d'espérer un score meilleur :
Voilà le résultat. A gauche l'image de
référence, restée seule cochée en haut de liste ; à droite la nouvelle
image, présente en colonne de gauche sous l'intitulé Results :
Le logiciel a terminé son travail. Nous
pouvons à présent sauvegarder le nouveau raw résultant sous le nom que
nous désirons : ici nous choisissons de l'appeler Test ; le
fichier va être sauvegardé en DNG, le format universel d'Adobe.
Troisième étape : traitement classique du
Raw
Nous procédons à présent au traitement
classique du Raw. Nous ouvrons dans Photoshop et l'image résultante et
l'image de référence, à titre de comparaison :
Nous avons demandé la même correction de
température de couleur sur les deux images. température : 3550 / teinte
: -1
Pour le développement nous choisissons les
options suivantes :
L'image haute résolution ne présente plus
ses dimensions originelles de 1536x1024 points, mais une dimension de
3072x2044 points : 2 fois plus de pixels en largeur, et pas loin de 2
fois plus de pixels en hauteur que l'image d'origine ! La taille
standard de sortie de l’image améliorée est devenue 39,9Mp ; c’est le
maximum proposé par Camera Raw, et ce n'est pas une interpolation.
La taille standard de l'autre image, la
petite, l’image de référence, est proposée par Camera Raw à 10,1Mp,
potentiel maximum du 400D ; par interpolation, Camera Raw peut proposer
25,2MP que nous choisissons. Nous voulons comparer la nouvelle image à
ce que nous pouvons faire de mieux avec Camera Raw.
Résultats
Au bout du traitement nous ouvrons les
deux images dans Photoshop pour les comparer.
L'image de référence, interpolée au
maximum par Camera Raw, ouverte dans Photoshop, pèse en 16bits, 42 Mo.
On peut l’imprimer en 52 x 34 cm en 300 ppp (ou en 65x43 cm en 240 ppp).
Notre image retraitée par la technique du
sandwich pèse… 228,3 Mo pour une impression de 43 cm sur 65 cm en 300ppp
(ou de 54 sur 81 cm en 240ppp).
La magie aurait-elle réellement opérée ?
Sur cette image, voici une vue d'écran de
Photoshop, sur laquelle nous avons juxtaposé deux détails de l'image
telle qu'elle rendrait à l'impression (Affichage - Impression + 4 coups
de loupe pour arriver à peu près au rendu d'impression, ressenti par un
observateur qui aurait l'œil collé à son tirage) :
A gauche le fichier obtenu avec PhotoAcute, à droite le fichier agrandi
par interpolation de Camera Raw - demeuré plus petit. Cliquez sur
l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille réelle.
Autres comparaisons :
A gauche le fichier obtenu avec PhotoAcute, à droite le fichier agrandi
par interpolation de Camera Raw - demeuré plus petit. Cliquez sur
l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille réelle.
A gauche le fichier obtenu avec PhotoAcute, à droite le fichier agrandi
par interpolation de Camera Raw - demeuré plus petit. Cliquez sur
l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille réelle.
A gauche le fichier obtenu avec PhotoAcute, à droite le fichier agrandi
par interpolation de Camera Raw - demeuré plus petit. Cliquez sur
l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille réelle.
Ces images parlent d'elles-mêmes. Ca
marche bien.
La comparaison au pixel près est encore
plus parlante ; la voici ci-dessous (cliquez pour agrandir) :
A gauche le fichier obtenu avec PhotoAcute, à droite le fichier agrandi
par interpolation de Camera Raw - demeuré plus petit. Cliquez sur
l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille réelle.
Une dernière image, très parlante. Nous
faisons comme si c'était l'extrapolation Camera Raw qui était un peu
médiocre et nous tentons d'obtenir par un autre logiciel, DXo, une image
à la même dimension que la plus grande des deux.
Voici donc la comparaison avec un fichier
extrapolé en 65cm de large, fait à partir d’une image unique, dans DXo
Optic pro :
A gauche le fichier obtenu avec PhotoAcute, à droite le fichier agrandi
par interpolation de Camera Raw - demeuré plus petit. Cliquez sur
l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille réelle.
On mesure ci-dessous la taille du détail
extrait, contenu dans le carré blanc (notez la signature du logiciel en
version d'essai):
Le résultat est encore plus parlant. Ce
n'est pas que DXo interpole moins que Camera Raw, mais on lui a demandé
un effort encore plus grand, un effort ridiculement trop grand !
Le fait de mettre des images en sandwich
apporte réellement une grande quantité d'information supplémentaire, qui
permet, avec ce traitement excellent, à la fois d'avoir plus
d'information et d'avoir moins de défauts. On est toutefois aux limites de
ce qu'on peut obtenir : il nous semble voir apparaître une légère trame
dans les parties sombres de l'image sur notre sandwich...
Mais ne boudons pas notre plaisir, nous
tenons un logiciel qui pour 119 $ permet de transformer notre petit 10mp
en un 39mp convenable sur les sujets immobiles. Il fallait le faire !
En conclusion de cette partie, pour le
plaisir et à télécharger, une image faite à partir de 7 images
différentes, avec toujours le brave Canon 400D :
Un résultat en 39,9 Mp pour ces herbes de Provence, permettant une
impression en 300ppp de 65,5 sur 43,6 cm (au lieu de 32x21 cm, potentiel
annoncé du 400D) :
télécharger
le résultat (abattu en 16 bits et enregistré en JPG de qualité maximum).
On ne verra plus le logo de la version d'essai sur cette image... entre
temps, convaincu par l'excellence du logiciel, nous sommes passés à la
caisse.
Bonus : un outil pour multiplier la profondeur de champ
Nous changeons de sujet, mais pas de
logiciel : PhotoAcute peut vous donner d'autres satisfactions. Il est
en effet capable d'augmenter par sa technique de sandwich la quantité de
profondeur de champ disponible.
Le principe est le même que pour
l'amélioration de la résolution. Il suffit de nourrir le programme avec
une série de photographies prises avec des mises au point décalées.
Voici un livre au bord d'une table. Nous
sommes avec un 55mm en format DX, à guère plus de 25 cm du sujet. A f16
on a une profondeur de champ faible à cette distance de mise au point,
bien loin de couvrir le sujet. Nous avons réalisé une quinzaine de
photographies du sujet.
Nous sélectionnons les vues à associer
puis nous lançons le traitement, tout comme précédemment ; nous
choisissons seulement Depth of Field expansion :
En réalité cela s'est moins bien passé que
lors de l'essai précédent et il faudra plusieurs tentatives pour obtenir
quelque chose de vraiment valable :
Premier essai sur le livre : à F4 (très
faible profondeur de champ), 7 vues ; on demande à la fois l’amélioration
de la profondeur de champ et le doublement de la résolution – ce qui
normalement n’est pas malin parce que le protocole nécessaire à cette
dernière n’est pas vraiment respecté… pas loin de 10 minutes de
traitement. Résultat de près : pas mal de raccords qui laissent à
désirer.
Deuxième essai sur le livre : à F16 (plus
de profondeur de champ), moins de vues, même demande inepte, temps de
fusion de l’ordre de 4 minutes. C’est bien meilleur. Toutefois il
existe des zones dédoublées sur les titres en particulier. Nous faisons
une tentative sans le doublement de la résolution. Le problème persiste.
En réalité nous finissons par nous apercevoir qu’il restait du flou sur
les photographies originales au niveau du titre en cause : le logiciel a
cherché à forcé la netteté sur les caractères, repérant probablement de
forts contrastes de valeur : c’est probablement ce qui a donné le
dédoublement. Moralité : il faut vraiment du super net et couvrir
largement le sujet sur les photos au départ.
Troisième tentative, on commence à devenir
opérationnel et sérieux : on prépare 2 séries espacées de deux tiers de
diaphragmes pour un traitement qui agrégera chasse au flou et doublement
de la résolution. On joue un pas à pas très serré. Il y a 24 vues en
traitement et le résultat devrait être rendu en une douzaine de minutes,
si l’on en croit l’indicateur de tâche qui chemine cette fois vraiment
lentement. Mais que se passe-t-il ? Le traitement s’arrête en chemin
sans crier gare. Nous cherchons la raison : excès d’utilisation de la
mémoire ? Nous fermons Photoshop, Word, l’explorateur Windows qui
tournaient en même temps… le fonctionnement de Windows a l’air normal…
et puis nous trouvons ce message du programme : un tout petit message de
rien du tout qui nous avertit que la combinaison de 16 images n’est
d’aucune utilité pour l’amélioration de la résolution. Donc : pas plus
de 16 images, et pas de bracketting lorsqu’on a une faible profondeur de
champ sur un objet proche comme le livre… on risque de dépasser des
limites du logiciel.
La quatrième tentative ne sera pas encore
la bonne. Nous avions pris 8 images pour faire la fusion et nous avons
obtenu de vilains parasites sur le titre en haut de livre. Nous
supposons qu'il vaut mieux prendre moins d'images mais mieux
différenciées entre elles du point de vue de la netteté...
Cinquième tentative donc, cette fois avec
quelques images des résultats : nous sélectionnons 4 photographies
seulement sur notre série et nous les envoyons au traitement.
A gauche un détail de l'image la plus
nette de notre série et à droite le résultat (l'option d'augmentation de
résolution était sélectionnée). C'est globalement plus net, il y a moins
de franges colorées, mais il y a des lignes claires bizarres dans les
lettres du titre :
A droite le fichier obtenu avec PhotoAcute, à gauche l'image de
référence. Cliquez sur l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille
réelle.
Le bas du livre est ressorti, lui,
nettement amélioré par l'opération. Toujours à gauche la meilleure image
pour le bas du livre et l'image sandwich à droite :
A droite le fichier obtenu avec PhotoAcute, à gauche l'image de
référence. Cliquez sur l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille
réelle.
Retour sur la zone pénible, en haut
d'image : on voit nettement ici une ligne blanche en écho au bord du
livre. Il semble que le logiciel soit très embarrassé lorsqu'il trouve
une ligne nette qui surplombe une zone floue :
Au total il y a probablement aussi un
autre problème qui vient de nous : il vaudrait mieux, plutôt que de
fixer l'appareil sur pied et de modifier la mise au point, monter
l'appareil sur un rail et l'avancer progressivement sans varier cette
dernière (opération conseillée par Juergen et Rainer Gulbins dans le
livre Photographic Multishot Techniques
pour des raisons à la fois de stabilité et de modification de la
longueur de l'objectif lors de la mise au point - ce dernier point n'est
pas documenté dans le livre).
Pour réaliser cette opération nous
conseillons donc, si vous possédez une rotule Arca-Swiss de l'équiper
tout simplement d'une plaque
Monoballfix 200 ou 300 ; ces plaques permettent de faire l'économie
de systèmes à chariot onéreux et sont très utiles en photographie
panoramique pour régler la rotation sur le pied au point nodal de
l'objectif.
Les essais sur cette fonction qui marche,
mais d'une façon moins spontanée et convaincante que l'augmentation de
la résolution, sont à poursuivre. N'hésitez-pas à nous envoyer vos
commentaires.
Une tentative pour tripler la mise
Evidemment on a le vice dans la peau et,
pas tout à fait heureux du dernier essai qui nous a laissé sur notre
faim, nous décidons de tenter le diable. Nous allons scanner une
diapositive 6x6 sur notre Epson 4990 en 16 bits et à 4 réglages de gamma
différents. Puis nous tenterons une augmentation de la résolution dans
le logiciel. Qu'en espérons-nous ? un peu moins de mollesse dans le scan
fourni par l'Epson, le printemps en hiver et le plaisir d'avoir des
frites au repas du soir. Nous n'espérons pas grand chose mais nous
voulons essayer.
Soit donc 4 scans d'environ 178 Mo (en 16
bits). Les images sont sauvegardées en TIFF que PhotoAcute accepte
aussi.
Au lancement de la procédure, ne trouvant
pas les informations d'Exif, le logiciel demande avec quel appareil et
quel objectif ont été prises ces photographies.
Evidemment le logiciel ne présente pas le
Rolleiflex... nous choisissons pour remplacer un reflex Canon moderne
avec un 50mm, objectif peu problématique, de sorte qu'il y ait peu de
corrections optiques ou de bords exécutées par le logiciel, et nous
envoyons les 4 images au sandwich.
Première surprise, les images sont
traitées en 5 minutes seulement. Mais que penser des résultats ? Voici
quelques vues d'écran sous Photo Acute.
La netteté semble avoir été grandement
améliorée mais le ciel a l'air de prime abord un peu trop granuleux :
(à droite l'image-sandwich, à gauche l'image de référence ; cliquez sur
l'image pour une vue d'écran en taille réelle)
Quand il n'y a pas de ciel mais que des
tuiles ou des vieilles pierres, le traitement semble bluffant :
(à droite l'image-sandwich, à gauche l'image de référence ; cliquez sur
l'image pour une vue d'écran en taille réelle)
Dans les zones sombres, il
n'y a plus le bruit de couleur que le scanner laisse d'habitude mais on retrouve un peu de la granulation
désagréable du ciel.
(à droite l'image-sandwich, à gauche l'image de référence ; cliquez sur
l'image pour une vue d'écran en taille réelle)
Nous sauvegardons l'image dans Photoshop.
Potentiellement elle est imprimable en 93 cm de côté (là où nous avions
scanné pour un 47 cm à 300ppp). A l'examen dans Photoshop, l'image
semble convenable pour une impression de cette taille.
Cliquez sur l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille réelle
Surtout il semble que la mollesse
originelle du scanner ait nettement reculé. Il reste bien quelques
effets d'échos lumineux sur les points de lumière vive, mais globalement
le logiciel a fait reculer la bouillie et une légère accentuation est
encore possible !
Nous passons enfin l'image en 47 cm de
large en 300ppp. Voici une vue de la zone centrale, sans accentuation.
Cliquez sur l'image pour voir l'aperçu d'écran en taille réelle
Comparons à présent sous Photoshop l'image
sandwich et notre image de référence, à la même taille, dans un détail
grossi "nez sur le tirage" (Affichage Impression et on clique 4 fois sur
la loupe). Le résultat est stupéfiant :
(à gauche l'image-sandwich, à droite l'image de référence ; cliquez sur
l'image pour une vue d'écran en taille réelle)
Redonnons une chance à la photo de
référence, qui n'a pas jusque là fait l'objet de la moindre accentuation
; présentons les 2 photographies avec la meilleure netteté
possible réglée (à notre goût) sur l'image sandwich de gauche :
 (à
gauche l'image-sandwich, à droite l'image de référence ; cliquez sur
l'image pour une vue d'écran en taille réelle)
A gauche, une seule petite accentuation
complémentaire. A
droite nous avons pratiqué 3 accentuations successives
pour monter à une impression de netteté comparable ; on voit en
beauté, si l'on peut dire, le problème de scintillement lumineux dans
les ombres : le bruit du scanner, très bien neutralisé par PhotoAcute à
gauche, vient de se réinviter dans l'image témoin sous forme d'une myriade de
petits pixels verts...
Nous mettons le document de gauche (la
photo-sandwich) en
téléchargement, en brut, avec ses verticales non redressées et ses
poussières afin que chacun puisse se faire son propre jugement sur la
qualité incroyable du résultat
(jpg qualité 12 - poids au téléchargement de 19,4Mo)
L'expérience est vraiment concluante : il
nous semble être très proche d'un résultat comme celui qu'on obtiendrait
directement avec un Imacon. Il faudrait probablement nuancer ce jugement
sur un scan de diapositives plus sombres, où il y aurait plus de bruit,
mais nous ne doutons pas que le logiciel améliorerait énormément le
scan.
Conclusion
Sur des sujets immobiles, PhotoAcute peut
rendre au photographe équipé d'un reflex numérique le service d'allonger
la profondeur de champ bien au-delà des possibilités du système de prise
de vue. Ce n'est pas parfait, il faut batailler pour rôder la mécanique,
mais cela marche quand même assez bien.
Dans un autre domaine le même photographe
pourra transformer tout à fait temporairement son reflex numérique 10mp
en dos numérique moyen format de 39mp, mais uniquement donc sur
des sujets immobiles, ceci grâce à des prises de vue consécutives en brackettant sur l'exposition. Les amateurs de nature morte et les
photographes d'architecture apprécieront. Même mal équipés, ils pourront
fournir une photographie exceptionnelle à un client qui leur réclame de
quoi faire un poster ! (toujours sur scène immobile...).
La fonction d'amélioration de la
résolution est très simple à utiliser et extrêmement convaincante. Elle
rendra d'immenses services également à tous les photographes qui ont pu
acquérir un scanner à plat d'Epson en pensant à tort que ce matériel
pouvait leur apporter à bien meilleur prix un résultat comparable à
celui qu'on peut obtenir avec un Imacon pour scanner leurs films moyen
et grand format. Non le résultat était loin d'être comparable, mais
l'écart peut nettement se réduire en utilisant PhotoAcute ! Les résultats obtenus valent
largement l'investissement.
Bibliographie
Photographic Multishot Techniques :
High Dynamic Range, Super-Resolution,
Extended Depth of Field, Stitching
par
Juergen Gulbins et Rainer Gulbins
Pour ceux qui lisent l'anglais
évidemment :
un bon livre, au niveau de vocabulaire accessible, avec une approche
très simple et très pratique d'un logiciel qui n'est lui-même pas très
compliqué à mettre en œuvre...
que du bonheur donc !
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