» 01 Mar 2005 16:53
J'ai continué à me documenter un peu sur le resize et la chaîne ADDA des DVD.
L'objectif étant de participer à l'élaboration d'une méthode de comparaison
des logiciels de lecture et/ou de calibrage d'un système. Bon c'est sûrement
pas évident à lire pour tout le monde (il y a des maths), mais les
conclusions intéressent tout le monde ici. Pour info, je ne suis pas un pro,
juste un amateur avec un bon bagage, donc j'ai peut-être fait de grossières
erreurs, alors il ne faut pas hésiter à corriger, émettre des doutes,
confirmer/infirmer certaines infos, etc.
Tout d'abord, quelques constatations, que j'ai jugées importantes:
I-1) contrairement à l'audio, la fréquence d'échantillonnage est encore
inférieure aux limites de perception de l'oeil (compte tenu des distances de
projection et des tailles de projection).
I-2) les filtres d'interpolation "idéaux" ne présentent pas de symétrie de
révolution. Dans le domaine des fréquences, le filtre "idéal" est un carré
(ou rectangle) et non un disque. Ceci est dû au motif d'échantillonnage
utilisé. Je pense par ailleurs qu'il n'existe aucun motif d'échantillonnage
pour lequel le disque serait le filtre idéal.
I-3) FFDShow implémente des filtres d'interpolation ayant une symétrie de
révolution. Je me trompe peut-être car je me base sur ma lecture du code, et
j'ai beaucoup de mal à le comprendre (forcément, c'est compliqué et il y a
beaucoup d'optimisations, ce qui ne facilite jamais la lecture). Je propose
plus loin un moyen simple de le vérifier.
I-4) l'objectif des fonctions de type Lanczos est de se rapprocher des
filtres "idéaux" en conservant un support fini.
I-5) les caméras numériques professionnelles (j'ai vaguement regardé ce que
faisait une Sony utilisée pour le tournage de StarWars) utilisent un filtrage
optique, donc de type gaussien.
I-6) je n'ai pour le moment aucune information sur les filtres utilisés pour
le sous-échantillonnage (passage par exemple de 1920x1080 à 1024x768).
I-7) à moins de faire certains types de traitement après le resize, faire un
resize supérieur à la taille de la matrice ne présente aucun intérêt d'un
point de vue théorique. Je suppose ici que les traitements post-resize
confondent l'image échantillonnée et l'image source (approximation -ou
erreur- classique).
I-8) la différence entre un grand resize suivi du "downscale de la CG" et un
resize directement "à la taille de la matrice" provient tout simplement du
fait que la fonction d'interpolation (de reconstruction) du sous-
échantillonnage (downscale) n'est pas la même que celle utilisée lors du
suréchantillonnage (upscale).
I-9) on lit souvent, en citant Shannon, que traiter un tant soit peu l'image
(par exemple faire un sharpen, même léger) est artificiel car "on crée alors
de l'information". C'est vrai mais surtout c'est faux :C) C'est vrai pour des
fonctions quelconques. C'est faux lorsqu'on restreint l'espace "source" des
fonctions. Or notre espace source est clairement restreint: il s'agit
essentiellement d'images naturelles en ce qui concerne les films. Cette
information peut être utilisée pour améliorer la reconstruction (par exemple
faire un denoise ou un sharpen). D'ailleurs, je crois que les meilleurs algos
de désentrelacement utilisent cette information (détection de mouvements).
I-10) on oublie souvent la dimension temporelle et la quantification. Moi
aussi, un peu, pour le moment...
J'en ai déduit les choses suivantes:
II-1) l'utilisation de filtres à symétrie de révolution dans FFDShow peut
avoir deux explications:
a) cela a été jugé meilleur qualitativement (sur de vraies images, pas sur
des images synthétiques)
b) c'est une simple erreur. Elle est très facile à commettre car si l'image
de test est synthétique, comme un simple dirac, le résultat visuel est
subjectivement meilleur lorsqu'il y a une symétrie de révolution. Moi, je
l'aurais certainement commise!
II-2) s'il s'avère que l'intérêt qualitatif d'utiliser des filtres à symétrie
de révolution est discutable, alors les performances des resizes devraient
pouvoir être améliorées. Perfos actuelles: O(NxNxPxP) où N est la dimension
de l'image (ici un carré pour simplifier) et P celle du filtre (carré aussi).
Perfos possibles: O(NxNxP).
II-3) compte tenu de I-3, I-4 et I-5, le choix de filtres de type sinc
(Lanczos) perd de son intérêt théorique (ce qui n'est pas forcément une raison pour ne pas les préférer subjectivement). Et d'autant plus si les caméra numériques effectuent un sharpen (apparemment c'est une option).
II-4) si la gaussienne s'avère être un choix intéressant pour le resize, il
faut savoir que l'optimisation précédente s'applique (maths: la gaussienne
présente une symétrie de révolution et est séparable).
II-5) I-5) et I-1) font bon ménage: pour avoir un peu plus de piqué (plus de
HF), on accepte un peu de repliement de spectre ('aliasing'). Et donc,
autrement dit, les images sont échantillonnées avec un contenu fréquenciel
allant au delà de la fréquence de Nyquist (0.5 x Fréq. d' éch.).
II-6) je pense que I-8), combiné aux différences de résolution entre les
différentes composantes d'une image, peut expliquer des dérives chromatiques
lors du resize (ce qu'a observé Emmanuel).
II-7) finalement, le choix de faire un léger denoise (s'appuyant sur une
analyse du contour), puis un resize, puis un sharpen, s'accorde bien avec mes
'découvertes' théoriques. Il s'agit de la combinaison proposée par le très
respecté DTSMan. En revanche, un sharpen avant le resize (souvent effectué
par les amateurs d'AVIsynth), sont plus sujets aux artefacts HF de resize (et
oui, comme les sous-titres). La solution -avec FFDShow- dans ce cas est
probablement de ne pas utiliser un resize de type sinc (dont Lanczos), mais
plutôt quelque chose de plus doux (ou moins chaotique) sur les HF (gaussienne
ou polynôme?).
Je propose (je suis candidat pour faire, mais à mon rythme...):
III-1) d'ajouter un dirac (point blanc sur fond noir) à la mire pour vérifier
si le resize (FFDShow ou autre) est fait avec une fonction d'interpolation à
symétrie de révolution. Cette information permet de mieux connaître sont
système.
III-2) d'ajouter à la mire quelques gaussiennes étroites, puisque celles-ci
semblent finalement être représentatives (en tant qu'images synthétiques) du
contenu fréquentiel des images contenues dans les films, et donc un bon
candidat pour comparer les resizes, au moins subjectivement, sans être
influencé par des artefacts ne concernant par exemple les sous-titres mais
pas les images de films. En plus, les gaussiennes ont une symétrie de
révolution, donc elle pourront peut-être montrer l'intérêt, ou au contraire
l'absence d'intérêt, d'utiliser des filtres de reconstruction à symétrie
circulaire.
III-3) faire un petit programme de resize d'images fixes utilisant des
filtres séparables.
), il devrait y avoir à terme aucun problème avec DScaler 5 parce que:
