Crénelage

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En infographie et en télévision, le crénelage ou effet d'escalier est un effet visuel caractérisé par la visibilité de motifs en forme d’escalier sur les contours obliques des objets, dû à la taille excessive d'éléments d'image de teinte uniforme.

Le crénelage est également désigné par l’anglicisme aliasing. Ce terme recouvre, outre l'effet d'escalier, toutes les formes de repliement de spectre, notamment ceux liés à l'échantillonnage du signal.

Le crénelage, effet visuel indésiré dû à des contraintes techniques, peut être délibérément grossi pour imprimer un style pixel art à une œuvre graphique.

Terminologie[modifier | modifier le code]

Effet d'escalier sur un ouvrage au point de croix.

Le terme effet d'escalier, désignant en sciences naturelles la répétition d'effets de seuil, a été appliqué depuis longtemps à l'apparence des lignes faiblement obliques des tapisseries, des images tramées de l'imprimerie et de celles des écrans de télévision analogique, qui analysent l'image en lignes.

Le crénelage est à l'origine un terme d'architecture militaire, désignant la construction de créneaux sur les fortifications, repris en botanique pour décrire des feuilles à bord découpé et en mécanique pour l'usinage de surfaces dans une forme similaire. L'informatique dérive une bonne partie de ses termes de l'anglais. Les techniciens américains ont, à tort ou à raison, rapproché l'effet d'escalier des phénomènes de repliement de spectre connus auparavant en radio, dans l'échantillonnage du signal et en télévision avec le phénomène de moiré, et ont repris le terme d’aliasing. Le terme français crénelage, plus descriptif, évite de se prononcer sur la nature du phénomène.

Depuis 1990, la règle veut que l'on place un accent grave devant une syllabe articulée sur un e muet. La graphie crènelage est recommandée, mais l'Académie française observe que, comme pour crèmerie, on écrit aussi crénelage avec un accent aigu[1].

Images matricielles[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Image matricielle.

Une image informatique finit par être produite par un périphérique produisant une image matricielle[n 1]. Ce type d'image est divisé en éléments, généralement rectangulaires, et souvent carrés, dont la luminosité et la couleur sont uniformes. Toutes les lignes doivent rentrer dans cette grille, et, quand elle est visible, les lignes obliques présentent un aspect caractéristique et généralement gênant d'escalier[2].

Trois facteurs contribuent à la visibilité des pixels :

  • leur taille ;
  • le contraste entre deux pixels consécutifs ;
  • le temps pendant lequel l'image reste fixe.

Images vectorielles[modifier | modifier le code]

Affichage d'une calculatrice de poche montrant le crénelage des courbes.
Article détaillé : Image vectorielle.

Le crénelage constitue un problème quand on veut tracer une ligne ou un contour avec un contraste maximal, comme c'est le cas avec le rendu des images vectorielles, définies par une formule arithmétique ou un algorithme, sans rapport avec la grille de pixels sur laquelle il faudra les produire.

L'effet d'escalier est maximal quand les pixels ne peuvent prendre que deux valeurs, sombre et clair, comme c'est encore souvent le cas sur une calculatrice de poche à affichage graphique.

L'évolution technologique, en diminuant considérablement la taille des éléments de l'image (pixels), a rendu le crénelage des lignes beaucoup moins apparent, diminuant la fatigue visuelle[3]. La grille d'un écran VGA (1987) a un peu moins d'éléments que celle d'un récepteur de télévision, avec 640 × 480 pixels dans le champ visuel du spectateur. Les écrans des années 2010 en présentent quatre à dix fois plus, ou, quand il s'agit de smartphones, occupent un angle visuel bien plus petit, rendant les pixels indistincts.

L'augmentation de la puissance de calcul des ordinateurs permet de diminuer le contraste, avec des écrans affichant plusieurs valeurs de gris ou plusieurs couleurs. Des algorithmes anticrénelage ((en) antialiasing) calculent pour les pixels à proximité de la ligne idéale des valeurs décroissant progressivement.

Dès les années 1990, l'algorithme de tracé de segment de Xiaolin Wu produit, sans exagérément augmenter le temps de calcul, des segments dont le crénelage est atténué.

Lissage du texte[modifier | modifier le code]

Exemple de crénelage sur la lettre A en Times New Roman. À gauche l'image crénelée, à droite l'image anticrénelée.

L'application principale des algorithmes anticrénelage est l'affichage du texte. Depuis la fin des années 1980, la plupart des applications qui affichent du texte, comme les navigateurs internet, utilisent des polices de caractères vectorielles, c'est-à-dire décrites par les formules arithmétiques des segments de droite et de courbe qui en forment le contour. Dans ce contexte, on parle de lissage des caractères[4].

En 2002, le W3C envisagea d'intégrer dans les feuilles de style en cascade une propriété font-smooth, qui aurait permis à de programmer le lissage ou non des polices de caractères. Cette possibilité a été finalement été abandonnée, mais les navigateurs ou les systèmes d'exploitation peuvent laisser cette option[5].

Photographie numérique[modifier | modifier le code]

Dans les appareils de photographie numérique, le crénelage n'existe pas si les traits obliques de l'image sont flous. Le crénelage se comprend comme un des aspects du problème de l'échantillonnage ; il faut que l'espacement des pixels du capteur soit inférieur à la moitié de la fréquence spatiale la plus élevée fournie par les éléments optiques[n 2].

On peut supprimer le crénelage des traits obliques, comme le moiré, en augmentant le nombre de capteurs, ou en plaçant un filtre optique pour limiter la résolution. Si par la suite on désire réduire la taille de l'image numérique, il faut au préalable la filtrer pour respecter la même condition[6].

Image animée[modifier | modifier le code]

Dans les applications en temps réel comme les jeux vidéo, pour lesquelles le temps de calcul est limité, le crénelage n'est pas perçu sur les parties en mouvement rapide[7].

Le crénelage créatif[modifier | modifier le code]

La visibilité des pixels n'est considérée comme une défaillance que dans le cadre d'une imitation de l'image peinte ou photographique. Elle peut aussi se lire comme un signe, caractéristique de la naissance de l'âge numérique, de l'époque où le pixel visible à l'œil nu et le faible nombre de couleurs disponibles marque l'apparence des images infographiques[8].

Mosaïque d'Invader à Paris.

L'effort accompli pour concevoir des graphismes spécialement pour les terminaux informatiques dans le pixel art peut déboucher sur une recherche de formes originales. Pour évoquer un environnement numérique, des artistes graphiques comme John Maeda agrandissent volontairement la taille des éléments carrés de couleur uniforme qui constituent leurs images, par un effet appelé pixelisation d'image, avec un crénelage spectaculaire[9].

D'autres artistes interprètent la structure de l'écran informatique comme une mosaïque, qu'ils mettent en évidence comme telle en la reproduisant en carrelage.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Une table traçante pourrait fonctionner de manière purement analogique, mais on n'atteindrait pas la précision qu'on obtient avec un contrôle numérique des mouvements du traceur.
  2. Voir les détails mathématiques dans Théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon.

  1. Maurice Grevisse, La force de l'orthographe, de Boeck,‎ 2006 (crènelage&f=false lire en ligne), p. 358.
  2. Commission électrotechnique internationale, Electropedia 723-06-92.
  3. (en) Martina Ziefle, « Effects of Display Resolution on Visual Performance », Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, vol. 40, no 4,‎ 1998, p. 554-568 (lire en ligne).
  4. http://dept-info.labri.fr/ENSEIGNEMENT/imageson/COURS/ImageNumerique-COURS1-2014.pdfcerig.efpg.inpg.fr.
  5. romy.tetue.net.
  6. Exemple sur le site de support technique de Nikon Europe.
  7. (en) William Thompson et al., Visual Perception from a Computer Graphics Perspective, CRC Press,‎ 2011 (lire en ligne).
  8. Anne Beyaert-Geslin, « Crénelage, capiton et métadiscours (où l’image numérique résiste à la ressemblance) », érudit, vol. 32, no 2,‎ 2004, p. 75-83 (lire en ligne)
  9. Anne Beyaert-Geslin, « L'esthétique du pixel. L'accentuation de la texture dans l'œuvre graphique de John Maeda », Communication et langages, no 138,‎ 2003, p. 25-39 (lire en ligne)