Le repliement de spectre n’est pas le dernier film de James Bond, mais un phénomène connu des photographes : l’aliasing. Il génère des sinusoïdes colorées indésirables sur nos images. Comment les corriger ?
Pourtant le boîtier (Nikon D600, 24 MP, capteur 24×36) dispose d’un filtre antialiasing pour éviter ce phénomène.
Le mot aliasing est mentionné dans les fiches techniques des appareils photo sous l’expression de filtre anti-aliasing. Accolé au capteur, ce filtre réduit les effets de crénelage et de moiré qui peuvent survenir dans l’image. Il coupe les signaux de haute fréquence, c’est-à-dire les détails les plus fins du sujet photographié.
Le filtre anti-aliasing provoque une légère perte de résolution. C’est pourquoi certains fabricants le suppriment, comme Fujifilm pour les capteurs X-Trans ou tous ceux qui proposent des boîtiers équipés d’une fonction de pixel-shift.
Le capteur d’un appareil photo comme celui d’un Nikon Z8 est composé d’une trame de photosites.
La matrice de Bayer, employée sur la plupart des capteurs, filtre les photosites avec des filtres RVB.
Les photosites, après dématriçage, délivrent les pixels de l’image. Un filtre anti-aliasing peut être appliqué au capteur, en plus des filtres UV et infrarouge, pour réduire les risques de moiré. Les capteurs à forte densité de pixels, comme le Nikon Z8 (45 MP), ne possèdent pas de filtre anti-aliasing, car leur haute résolution les rend moins sujets au moiré.
Une question d’échantillonnage
Le moiré apparaît comme des sinusoïdes colorées. On le voit parfois sur du tissu ou toute matière qui forme une trame. Comment surgit-il ? Rappelons d’abord qu’un capteur est une trame composée de photosites.
Chaque photosite délivre un pixel de l’image. Le pixel est l’unité d’échantillonnage. Le pas de pixel (Pixel Pitch en anglais) est la distance entre le centre de deux pixels adjacents. Plus ce pas est petit, plus la fréquence d’échantillonnage spatiale est élevée. Sur un capteur de 45 MP 24×36, le pas de pixel est plus petit que sur un capteur de 24 MP de même format.
Pour qu’un détail comme une ligne noire et une ligne blanche soit correctement enregistré, il doit être échantillonné par au moins deux pixels : un pour le noir, un pour le blanc. Si le détail est plus large que deux pixels, il est parfaitement défini. Si le détail est plus fin qu’un seul pixel, le capteur ne peut pas distinguer la ligne noire de la ligne blanche. Il fait une moyenne des deux, ce qui donne un gris uniforme ou parfois des sinusoïdes colorées. C’est l’aliasing.
Le phénomène de moiré peut s’observer à l’œil nu, par exemple sur un tissu à trame ajourée comme celui de ce siège pliant. Quand la toile est doublée, la superposition de la structure géométrique du textile dessine des sinusoïdes.
Le théorème de Nyquist-Shannon
Le théorème de Nyquist-Shannon (du nom deux scientifiques américains, Harry Nyquist et Claude Shannon) démontre que pour éviter l’aliasing, la fréquence d’échantillonnage d’un signal doit être au moins deux fois supérieure à la fréquence maximale contenue dans le signal d’entrée.
La fréquence du signal d’entrée correspond aux détails de la scène, par exemple, la trame d’un tissu ou les détails d’une architecture.
Aliasing est un terme anglais, du latin alias, lequel veut dire autrement ou autrement dit.
La traduction française d’aliasing est repliement de spectre, un titre digne d’un film de James Bond. Signalons que le moiré n’existe pas en argentique : les cristaux photosensibles d’une émulsion sont distribués de façon aléatoire et non comme une trame géométrique.
Les feuilles et les fleurs de ce marronnier fourmillent de détails, mais ils n’ont pas la géométrie de la trame du capteur.
Le risque de moiré est ici nul. Nikon D850, objectif 85 mm.
Eviter le moiré à la prise de vue
Le moiré apparaît quand la trame du sujet s’approche de celle du capteur. En avançant ou en reculant par rapport au sujet, on modifie le grandissement de l’image et par conséquent les causes du moiré disparaissent. Parfois, il suffit de modifier l’orientation de l’appareil de quelques degrés pour éviter la superposition de la trame du sujet à celle du capteur (c’est le principe du positionnement des trames dans l’imprimerie).
Si l’objectif de prise de vue offre une résolution faible ou moyenne, le risque de moiré est moindre. La diffraction d’un objectif de haute résolution, obtenue en fermant fortement le diaphragme, produit un effet similaire.
La structure de trame de cette bâche en toile ajourée est visible à proche ou moyenne distance.
Aucun phénomène de moiré n’est observable. Boîtier Olympus OM-D E-M1 Mark II, dépourvu de filtre antialiasing.
En s’éloignant progressivement de la bâche, l’appareil est placé en position de moiré quand la structure géométrique de la toile transmise par l’objectif (zoom 12-45 mm, focale 12 mm) est similaire à celle du capteur. En affichant l’image à 100% sur l’écran, le moiré est visible en plusieurs endroits, comme le montre la version recadrée de l’image.
En s’éloignant davantage de la bâche, le moiré disparaît.
Correction du moiré en postproduction
En postproduction, le moiré se corrige par voie logicielle. Lightroom ou Capture One proposent des outils de suppression de moiré qui se sont améliorés au fil du temps. La correction reste une intervention manuelle et localisée. Aucune rectification automatique n’est disponible.
Dans Lightroom, la fonction de réduction de moiré apparaît avec les outils d’ajustement local, comme le pinceau. Dans Capture One, elle est installée dans l’onglet Affiner.
Si l’image est ouverte dans Photoshop, il est possible de recourir à la correction du moiré grâce au filtre Camera Raw (Filtre > Camera Raw). Ce dernier possède les mêmes réglages que le module de développement de Lightroom, dans une interface différente. Une autre technique, utilisable avec Photoshop, consiste à créer un calque réglé en mode de fusion Couleur, et à peindre au pinceau dans ce calque avec une teinte prélevée dans une couleur adjacente aux zones de moiré.
Son inconvénient est de souvent laisser un moiré de luminance, visible par un motif plus ou moins foncé.
Dans Lightroom, la correction du moiré est accessible dans le menu des réglages locaux, dans l’onglet Détails.
Avec le pinceau, on délimite la zone à ajuster, puis le curseur est poussé dans les valeurs positives (sur la droite), jusqu’à disparition du moiré.
Dans Capture One, l’onglet Affiner réduit le moiré avec deux curseurs, Montant et Motif.
En déplaçant progressivement les deux curseurs, le moiré disparaît. Motif agit notamment sur le moiré de luminance et ses sinusoïdes plus ou moins foncées.
Un calque de réglage en mode de fusion Couleur facilite la suppression du moiré. Avec le pinceau, on peint sur les franges colorées avec une couleur sélectionnée en dehors des franges, par exemple le gris de la chemise.
Pour sélectionner la couleur à l’aide du pinceau, il suffit de cliquer sur la couleur désirée avec la touche option enfoncée sur Mac, alt sur PC.
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Texte et photos : Philippe Bachelier, professeur de Techniques d’impression à Spéos