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l'auteur

Henri Peyre
Né en 1959
photographe
Beaux-Arts de Paris en peinture
webmaster de galerie-photo
ancien professeur de photographie
à l'Ecole des Beaux-Arts
de Nîmes

www.photographie-peinture.com
www.nature-morte.fr

 

 

 

 

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 !
 

 

 

 
 
 

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 :

  • Réaliser les photographies au format RAW

  • Ouvrir les images dans PhotoAcute

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.

  • Agglomérer les photographies dans le logiciel qui produit une vue résultante à la résolution plus forte.

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 !

 

   

 

dernière modification de cet article : 2011

 

 

 

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