Moiré, anti-aliasing et futur K3

J'ai glissé K3 dans le titre pour attirer le chaland, mais aussi parce que le sujet est apparu dans les échanges entre narbé et Val.Ou à propos du futur boîtier K3.

Le moiré est un phénomène intrinsèque au capteur numérique. En l'absence de filtrage, il se produira du moiré à un moment ou un autre et ce sera désagréable. Ce n'est qu'une question de contenu de l'image, d'échelle et de distance. Cela dépend bien sûr du contenu de l'image: c'est plus important si on photographie un tissu en Prince de Galles que le "Carré blanc sur fond blanc" de Malévitch (encore qu'il y ait de la texture dans ce tableau). Mais quand on photographie des sujets sans texture, on n'a pas spécialement besoin de piqué, de 24 Mpixels non plus et ça ne sert pas à grand chose de se poser toutes ces questions.

Pratiquement, le filtrage peut être réalisé:

• en amont, par les imperfections optiques de l'objectif,
  
  
• au moment de la numérisation, par un filtre hardware embarqué sur le capteur,
  
  
• en aval, par un traitement logiciel (embarqué sur l'appareil ou déporté sur un PC),
  
  
• en sur-échantillonnant (c'est-à-dire en réduisant l'image et en n'affichant par tous les 16 ou 24 Mpixels, c'est alors le dispositif de réduction ou d'affichage qui joue le rôle de filtre).
  
  

Pour aller plus loin il faudrait analyser les vertus comparées de ces différents modes de filtrage. Ce qui est sûr, c'est que:

• l'idéal est un filtre adapté à la résolution du capteur (c'est par construction le cas du filtre AA du K5 ou K5 II),
  
  
• si on empile plusieurs filtres, on perd du piqué pour rien.
  
  

En d'autres termes, si on est certain que l'optique floutera les textures, ou qu'on n'affichera pas l'image en pleine résolution, pas besoin d'AA sur le capteur, et inversement si l'optique est très bonne et si on envisage la possibilité de faire du crop 1x1, on a absolument besoin d'un filtre.

Enfin, un filtre logiciel en post-processing sur le boîtier sera forcément plus lent que le même filtre sur un PC un tant soit peu musclé (et je n'en vois pas l'intérêt). Il sera pénalisant à la prise de vue par rapport à un filtre AA hardware sur le capteur.

La fiche signalétique du nouveau K3 décrivait ainsi le nouveau système AA (avant qu'elle ne disparaisse du site Ricoh pour réapparaître très probablement dans quelques jours):
"Newly developed for the K-3, the anti-aliasing simulator* applies microscopic vibrations to the image sensor unit at the subpixel level during image exposure, generating the same level of moiré-reduction effect as an optical anti-aliasing filter. *This function is most effective with a shutter speed of 1/1000 second or slower. This function is not available during HDR shooting."

Le mécanisme retenu est donc une vibration du capteur à une échelle inférieure au pixel. Dans mon précédent post, je n'avais pas cité le flou de bougé comme mécanisme possible (à la numérisation bien sûr). C'est innovant, c'est astucieux parce que ça peut être inhibé facilement. On comprend que ça soit limité en vitesse d'exposition.  Reste à voir à l'usage à quel point c'est efficace.

J'ai lu, sur les forums américains et ailleurs, beaucoup de commentaires selon lesquels le moiré devient un phénomène marginal pour les capteurs à 16 ou 24 Mpixels. Il n'y a aucune raison physique pour qu'il ne se manifeste plus, c'est juste une question d'échelle: la texture du tissu qui provoquait du moiré à 8 mètres, produira le même moiré à 12 mètres si on augment le nombre de pixels. C'est donc une erreur de raisonnement que de penser qu'en augmentant le nombre de pixels on empêche le moiré. Ce qui masque le moiré, c'est en revanche de ne plus regarder ses images à l'échelle 1. Ca s'appelle faire du sur-échantillonnage, une autre façon de faire du filtrage AA, moins astucieuses que le filtre au niveau du capteur (version K5 ou K3).

Totalement d'accord ave toi Olivier.
La solution par RicohPentax sur le K-3 est intéressante (pour des photographes avertis parce qu'ils pourront activer le filtre inerne dans des cas identifiés par eux comme moiréogène, et par des non avertis qui le mettront par défaut s'ils sont angoissés ou pas s'ils sont zen ou audacieux ou fous ...)
Mais ça évitera les 2 modèles avec et sans, la différence de prix qui en choque pas mal, et surtout cela fera faire des économies de production à RicohPentax. Et ça apparait comme une inovation technique dont le marketing peut toujours faire ses sushis gras ... (*)
Mais globalement c'est un faux problème, les prises de vue avec du chantoung ou des toitures dans le champ, bien placées comme il faut, où il faut, à la distance qu'il faut pour générer du moiré sont statstiquement assez réduites  
Pour Malevitch il y a plus de risque de reflet que de moiré statistiquement!  

Par rebond sur un lien publié sur pentaxforums, on trouve cet essai comparatif sur l'anti-aliasing.

La photo d'origine est celle-ci:


Les trois images ci-dessous sont un crop du rectangle rouge, réalisé successivement sans anti-aliasing, avec l'anti-aliasing mécanique façon K-3 en réglage type 1 puis type 2:


Conclusions:

1. Quand on a pas de filtre anti-aliasing, on a... de l'aliasing. Mais bien sûr à 24Mpixels, c'est à l'échelle des détails de l'image, et c'est d'ailleurs le principal intérêt de cet essai que de l'illustrer concrètement.
   
2. Difficile de faire la différence entre type 1 et 2. J'ai vaguement l'impression que le type 2 est un petit peu plus efficace et pénalise un petit peu plus le piqué (de toute façon, ça devrait dépendre de la vitesse d'exposition).
   

Le moiré ne se voit que si l'on crope, mais si l'on ne crope pas, à quoi bon se poser des questions de piqué à ce niveau?
Il me paraît logique d'adopter systématiquement l'anti-aliasing lorsqu'on est susceptible d'agrandir beaucoup (en animalier ou photo sportive par exemple). On peut le débrayer quand on est sûr que le sujet n'est pas moiréogène ou quand on n'a pas l'intention de pousser l'agrandissement.

De toute façon, je n'ai pas de K-3.

Celle du centre ne peut pas avoir été faite avec un véritable filtre AA, c'est bidon cette comparaison...

[message rectifié suite à la remarque de narbé: l'image du milieu et celle de droite correspondent aux réglages type 1 et 2 de l'AA du K-3]

Concernant le moiré, trouvé ça sur LMDP

Le K-3 s’offre pour commencer un nouveau capteur, toujours au format APS (ceux qui rêvent d’un 24x36 mm chez Pentax devront encore attendre) mais grimpant à 24 Mpxl. Dépourvu de filtre passe-bas, il propose une fonction de simulation de filtre AA par... le système de stabilisation : il permet de décaler le capteur de quelques microns pendant l’exposition pour flouter légèrement les plus fins détails.
Tant qu’à aller dans cette direction, Pentax aurait pu carrément découper l’exposition en quatre poses, décalées à chaque fois de la taille d’un photosite, pour avoir chaque couleur sur chaque pixel à la manière du Hasselblad H4D-50MS : cela aurait supprimé le dématriçage et résolu définitivement la question du moiré...

Je ne sais pas si son argument (qui me dépasse complètement) tient la route, mais ça fait une façon de plus à comptabiliser dans la lutte contre le moiré.

narbé a écrit:Celle du centre ne peut pas avoir été faite avec un véritable filtre AA,

explique stp

serdeber a écrit:

narbé a écrit:Celle du centre ne peut pas avoir été faite avec un véritable filtre AA,  

explique stp

La séquence des trois photos est légendées "IMGP0294.JPG (6016x4000) 100%", puis "IMGP0297.JPG (6016x4000) 100%" pour la deuxième, et "IMGP0300.JPG (6016x4000) 100%" pour la dernière. Celle du centre est donc prise avec le même boitier que les deux autres, et un K3 compte-tenu de la résolution. Et comme le K3 n'a pas de filtre AA, y-a un problème...

Edit: bon, en allant voir l'article sur PentaxForums, c'est Olivier 50 qui s'est trompé, celle du centre n’est pas censée avoir été prise avec "l'anti-aliasing optique façon K-5" comme il dit, mais avec le mode antialiasing type 1 du K3, et la dernière avec le mode type 2. Ainsi, cela est tout à fait cohérent...

olivier50 a écrit:
Ce que nous savons en revanche, c'est que ces photos existent. S'il s'agit d'un fake, nous avons affaire à un véritable psychopathe: passer son temps à faire "des fakes de photos illustrant l'effet du moiré sur un Pentax K-3" dépasserait mon entendement.

Il y a deux modes sur le filtre passe bas mécanique (léger et fort). Les images du centre et de droite, prises par le posteur sur pentaxforum qui a eu acces à un modèle de préproduction, correspondent à ces deux modes.

- Unlike fixed optical AA filters always creates the identical result, this innovative selector allows the user to adjust the level of the moiré-reduction effect from OFF, Type1 and Type2

Read more at: http://www.pentaxforums.com/forums/pentax-k-3/239050-pentax-k-3-hands-sample-photos.html#ixzz2hDZC8681

puis

Difference between no-AA simulator and Type 1/2 moiré-reduction effect:

Et si je peux me permettre, c'est quand même dramatique : oh my god, il y a du moiré sur une grille de ventilo de clim, dans un recoin de l'image !!!

Bon, on va attendre le retour de tests plus complets, cette solution est innovante en tout cas.

Eux, ils sont fans !
http://www.imaging-resource.com/news/2013/10/07/this-is-huge-a-geeks-guide-to-pentaxs-switchable-low-pass-filter

narbé a écrit:c'est Olivier 50 qui s'est trompé

Je confirme, j'avais lu trop vite. J'ai corrigé mon message en conséquence. Merci.

ElJaco a écrit:Et si je peux me permettre, c'est quand même dramatique : oh my god, il y a du moiré sur une grille de ventilo de clim, dans un recoin de l'image !!!

En faisant ce commentaire, tu dis en fait que tu n'as pas l'usage de 24Mpixels, ce que je peux parfaitement comprendre (je ne suis pas certain d'en avoir besoin).

Je ne comprends pas ta conclusion, moi j'aurai l'usage du 24 Mpixels et mes sujets habituels sont rarement sensibles au moiré.

Le risque de moiré et le 24 Mpixels sont deux aspects totalement indépendants du point de vue du besoin photographique.

Mais franchement et vu d'aujourd'hui je me contenterai probablement d'un traitement local du moiré au développement, sans doute un poil moins efficace mais à coup sûr moins destructeur des détails sur l'ensemble de la photo.

Surfing a écrit:
Mais franchement et vu d'aujourd'hui je me contenterai probablement d'un traitement local du moiré au développement,

Mon opinion vis à vis de ce système est que, comme pour le HDR ou les corrections optiques dans le boitier, la BdB multizones, etc., ça sera utile à ceux qui exploitent directement et uniquement les JPEG du boitier, et inutile à ceux qui travaillent en RAW.

D'un point de vue marketing, c'est pas con, car cela nécessite le système piezo de l'anti-bougé, que ne possèdent pas les concurrents directs. Ça va donc faire les choux gras des testeurs de revues web et papier diverses qui passent leur temps à critiquer et comparer les boitiers experts ou pro en jugeant les JPEG directs, ce qui est peu crédible, limite imbécile.

Ce que montrent les trois clichés ci-dessus, qui ont l'avantage d'être strictement comparables, c'est l'effet très destructeur du filtrage AA. On comprend pourquoi Leica dès son premier numérique n'en a pas voulu, ses objectifs devenaient inutilement trop bons pour un résultat pas à la hauteur.

Surfing a écrit:sans doute un poil moins efficace

Y-a pas de raison qu'il soit moins efficace à mon sens.

En fait, si on regarde en arrière, le filtre AA est, comme le format 4/3 (voire également la matrice de Bayer), un héritage des premiers capteurs qui étaient destinés à la vidéo et ont été "détournés" pour faire les premiers APNs. Avec de faibles résolutions de capteurs, c'était sans doute indispensable, mais avec les capteurs très pixellisés actuels, c'est devenu inutile, il y a d'autres solutions.

Surfing a écrit:Je ne comprends pas ta conclusion, moi j'aurai l'usage du 24 Mpixels et mes sujets habituels sont rarement sensibles au moiré.
Le risque de moiré et le 24 Mpixels sont deux aspects totalement indépendants du point de vue du besoin photographique.

Je vais essayer de redire les choses autrement.

Mon argument est que les situations où l'on peut ignorer le phénomène de moiré:
- on photographie des sujets peu texturés,
- on n'a pas l'intention d'agrandir ou de croper beaucoup,
sont aussi des situations où l'on n'a pas besoin du piqué maximal que peut offrir le capteur de son appareil (équipé avec une optique à la hauteur).

Le passage de 16 à 24 Mpixels ne change rien au phénomène de moiré qui est intrinsèque au capteur numérique. En revanche, il change l'échelle à laquelle le phénomène se manifeste.
Avec un même sujet, comme ce paysage urbain et la grille du climatiseur:
-Le moiré qui se produirait sur un K5IIs à focale à 35mm se produira sur un K3 à 28mm.
-L'objet concerné occupera une plus petite partie de la photo avec le K3 (champ plus grand) mais il occupera autant de pixels avec le K3 que le K5IIs.
-Par conséquent si on fait un tirage de même dimension, l'objet sera plus petit sur le tirage du K3. Cela peut amener à conclure qu'on s'en fiche. Cela peut aussi atténuer ou faire disparaître le moiré (ça s'appelle du sur-échantillonnage).
-En revanche si on fait un crop 1x1, le moiré sera exactement le même pour le K5IIs et le K3, et la photo du K3 sera bien sûr plus grande.

Si on considère maintenant un K3 et un K5IIs avec la même focale, le moiré qui apparaîtrait sur le climatiseur du balcon avec le K5IIs apparaîtrait sur le climatiseur d'un autre balcon un peu plus éloigné avec le K3. Une autre façon de dire la même chose: si on photographie à la même focale un mur de brique ou un canapé en tissu de biais, la zone où le moiré se manifestera sera plus éloignée avec le K3 qu'avec le K5 d'environ 20% (écart d'échelle entre le capteur 16 Mpixel et le capteur 24 Mpixel).

Merci Narbé

olivier50 a écrit:

ElJaco a écrit:Et si je peux me permettre, c'est quand même dramatique : oh my god, il y a du moiré sur une grille de ventilo de clim, dans un recoin de l'image !!!

En faisant ce commentaire, tu dis en fait que tu n'as pas l'usage de 24Mpixels, ce que je peux parfaitement comprendre (je ne suis pas certain d'en avoir besoin).

En fait, je pourrais avoir de temps en temps besoin de 24mpx (et encore : déjà avec 16mpx, j'ai déjà souvent de quoi cropper comme je veux). Par contre, c'est sûr qu'il sera bien peu probable le jour où j'aurais du moiré, vraiment gênant au propos de l'image, non traitable sur une photo et qu'en plus je voudrais en plus tirer en A3, voire en A2.

Bref, je n'ai pas ce niveau d'exigence sur la majorité de mes photos. Ce n'est pas le cas de tout le monde effectivement

narbé a écrit:en jugeant les JPEG directs, ce qui est peu crédible, limite imbécile.

On va pas refaire le débat, mais pour bcp de gens, la qualité du jpeg en sortie du boitier est essentiel, que ce soit parce qu'ils n'ont pas envie de passer leur vie à faire de la post-prod, ou ils n'ont pas le temps de le faire (parce que workflow de prod demandant de la réactivité, etc.).

Donc, ce n'est pas idiot d'évaluer aussi le résultat en jpeg et les fonctionnalités pouvant améliorer la qualité de la sortie jpeg.[/quote]