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5 avr. 2013

zoom, ppi, pixel peeping et visualisation d'une photo à l'écran


regarder une photo à l'écran


Dans la lignée de l'article sur la résolution d'un tirage je vous propose quelques réflexions sur la visualisation d'une photo sur un écran: l'influence de la fonction zoom des logiciels, le pixel peeping, la résolution de l'écran et la densité de pixel optimale et pour finir un mot sur l'équivalence entre une image zoomée et la taille du tirage équivalent.




Résumé de l'article

Qu’est ce que la définition d’un écran ?
La définition d’un écran représente le nombre de pixels présents.
On l’exprime en nombre de pixel en ligne x nombre de pixel en colonne.

Qu’est ce que la résolution d’un écran (ppi) ?
La résolution d’un écran exprimer sa densité en pixels.
Elle s’exprime en ppi, pixel par pouce, soi le nombre de pixel tous les 2.54cm.

Qu’elle est la résolution idéale d’un écran ?
Elle doit être suffisante pour ne pas voir les pixels à l’œil nu, à une distance correcte de visualisation, cette distance augmentant avec la taille de l’écran un grand écran nécessite une résolution moins élevée. L’écran retina de l’iPad offre une résolution de 264ppi proche des 319ppi théoriques.

Qu’est ce que le pixel peeping ?
Le pixel peeping consiste à regarder les photos à un niveau de zoom de 100% : un pixel de la photo occupe un pixel de l’écran. C’est une valeur de zoom très élevée et peu représentative d’une visualisation normale, c’est équivalent à avoir le nez collé à un tirage de plus d’1m de large.

Comment s’exprime la valeur d’un zoom à l’écran ?
En pourcentage ou en taux.. Par exemple :
100% ou 1 :1 : 1 pixel à l’écran = 1 pixel de la photo
200% ou 2 :1 : 1 pixel de la photo est répété 4 fois à l’écran
50% ou 1 :2 : 1 pixel à l’cran est la moyenne de 4 pixels de la photo

Qu’est ce que le crénelage ?
Le crénelage est un « effet escalier » qui apparait sur des lignes droites de la photo lorsqu’elle est visualisée avec un taux de zoom « non rond », par exemple 1.5 :1 (zoom à 150%).





La fonction zoom sur un logiciel de visualisation de photos


Principe du zoom


Le niveau de zoom de votre logiciel de traitement d'image s'exprime en pourcentage ou en taux, par exemple:

  • 50% ou 1:2: 1 pixel à l'écran est généré en faisant la moyenne de 4 pixels de la photo
  • 100% ou 1:1: 1 pixel à l'écran correspond à 1 pixel de la photo
  • 200% ou 2:1:  chaque pixel de la photo est affiché 4 fois à l’écran

Une petite illustration pour bien comprendre:

exemple taux de zoom 50-100-200
Illustration du zoom à 50%, 100% et 200%

Dans ces exemples l'image affichée est fidèle à l'image originale, le fait d'utiliser un nombre entier de pixels de l'image source pour créer l'affichage permet de conserver les proportions.


Artefacts créés par la fonction zoom


Si le logiciel utilisé est dépourvu d'une fonction de lissage (c'est le cas avec Photoshop) des artefacts apparaissent si l'on utilise des taux de zooms "exotiques" c'est à dire lorsqu'un pixel à l'écran est créé à partir d'un nombre non entier de pixels de la photo, comme ici:

zooms modifiant l'image
Dégradation de l'image avec des valeurs de zooms "non rondes"

Nous sommes dans un cas extrême où le fait d'utiliser des fractions de pixels pour générer l'image à l'écran créé des aberrations très visibles.

Mais c'est également valable pour des images plus complexes et des taux de zooms en apparence anodins, comme ci dessous avec une mire Siemens, visualisée à 100% puis à 99% avec Photoshop:

zoom et crénelage
Zoom 100% et artéfacts à zoom 99%

Les droites ont des irrégularités: il y a un crénelage.

Conclusion: travaillez vos photos avec des taux de zooms entiers: 25%, 50%, 100%, 200%,... sans quoi vous allez confondre les défauts de l'image avec ceux de l'algo de redimensionnement de votre logiciel.



Le Pixel Peeping


Le pixel peeping est une maladie contemporaine qui consiste à regarder une photo en zoomant à 100%.

Oui, 100%.

Du coup la taille de la photo équivalente, si c'était un tirage, est énorme: par exemple sur un 19 pouces en 1280x1024 une photo de 24Mpx vue à 100% correspond à un tirage de presque 1,80m de large..

Cette manie est  légitime: nous avons à notre disposition des capteurs pleins en méga pixels et un joli bouton zoom, il est alors très tentant d'aller vérifier le rendu de la photo au pixel prêt.

Mais c'est difficilement justifiable, dans le sens ou les ajustements réalisés ne se verront surement pas en conditions normales de visualisation. Et puis c'est ce faire du mal pour rien: les limites en résolution des objectifs, les aberrations chromatiques, le flou de bougé, tout cela saute aux yeux mais est complétement invisible sur une impression normale ou sur la photo en pleine écran.

Conclusion:vous pouvez vous amusez à explorer vos photos en zoom 100% mais évitez de les travailler d'aussi près.



La résolution d'un d'écran


Définition de la résolution


Un écran est caractérisé par sa définition (nombre de pixels par ligne et par colonne) et sa taille (diagonale de l'écran).
On définit la résolution, en ppi: pixel per inch, ou ppp pixel par pouce en Français, comme étant le nombre de pixels présents tous les 2.54cm (1"=2.54cm).

On a: ppi= h2+l2 diag
avec h et l le nombre de pixel en hauteur et en largeur et diag la diagonale de l'écran, en pouces.

Par exemple un écran 27" 2560x1440 a une définition de 104ppi.

Vous pouvez utiliser le calculateur en fin d'article pour connaitre la résolution de votre écran.


La résolution idéale


Je l'ai souvent expliqué (voir les articles sur le cercle de confusion et sur la résolution d'un tirage) l’œil a une précision limitée, si la résolution de l'écran est trop faible alors les pixels vont se voir, d'un autre côté rien ne sert d'avoir une résolution supérieure au pouvoir séparateur de l’œil, la différence serait invisible.

Ce pouvoir séparateur vaut usuellement 1 minute d'arc (1/60°) ce qui permet de connaitre la taille du plus petit détail visible en fonction de la distance entre l’œil et l'écran:

distance de visualisation et plus petit détail visible
Distance confortable de visualisation et plus petit détail visible

Dans cette illustration (que j'ai habilement recyclée de mon précédent article) l'écran est à distance d de l'utilisateur, le champ de vision couvre une largeur l et p est la taille du petit détail visible.

On a: d= l 2×tan( 40° 2 )      et      p=2×d×tan( 1 2×60° )
On peut calculer la résolution minimale de l'écran pour ne pas voir les pixels:  ppi= 2,54 p

Cas concret: le iPad retina. 


ipad retina

Le marketing a beaucoup insisté sur la révolution révolutionnaire de l'écran retina, sensé être parfaitement adapté à la vision humaine, voyons ce qu'il en est.

La diagonale du iProut vaut 9.7", l'écran est en format 4:3 sa largeur vaut donc 8.07".
La distance minimale pour regarder l'écran (en format paysage) est 27,4 cm, à cette distance le plus petit détail distinguable mesure 0.077mm, ceci nécessite donc une résolution de 319ppi.

Le iPad retina a une définition de 2048x1536px, soit une résolution de 264ppi.

Conclusion#1: Apple se fiche de vous mais l'écran est déjà pas mal, quand même, faut pas déconner.


Mais allons plus loin: Steve Jobs annonçait que 300ppi vus entre 10" et 12" était l'idéal.
DisplayMate Technologies a répondu que non, pas du tout,  il faut 477ppi à 12".
Avec les formules que j'utilise j'arrive à 286ppi...

Conclusion#2: personne n'est d'accord, le pouvoir séparateur de l’œil et la distance confortable de vision ne sont pas les mêmes en fonction des gens, mais en gros une résolution autour de 300dpi est largement suffisante.



Zoom et taille équivalente d'un tirage


Réfléchissons maintenant à la taille du tirage équivalent aux conditions de visualisation d'une l'image sur un écran.

Avec les caractéristiques de l'écran, la définition de la photo et le taux de zoom on calcul:

largeur du tirage équivalent (cm) = zoom x largeur de la photo (pixels) x 2.54 x ppi

Considérons une photo en 4500x3000 pixels (13Mpx, une valeur modeste de nos jours) la regarder en zoom 100% sur un écran à 100dpi équivaut à regarder un tirage de 1,14m x 0.76m.

En principe ce chiffre devrait vous faire bondir et vous dissuader de zoomer à 100%.



Calculateur



Convertion des unités de zoom

Pourcentage de zoom (%): => Taux de zoom:
Taux de zoom: : => Pourcentage de zoom:



Conditions de visualition à l'écran

Définition de l'écran (pixel x pixel): x
Diagonale de l'écran ("):
Résolution:
Distance min de visualisation:
Définition de la photo (pixel x pixel): x
Pourcentage de zoom (%):
Taille du tirage equivalent:



Dernière mise à jour le:
par Pierre LPEF