Upscaling

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L'upscaling, ou conversion ascendante, est la mise à l'échelle d'une image ou d'une vidéo, pour l'adapter à une résolution plus grande que sa résolution native.

Il est principalement question d'upscaling dans le domaine de la vidéo numérique. Notamment dans les options des téléviseurs HD et des lecteurs DVD et Blu-ray qui consistent à adapter une image de définition standard (SDTV) sur un écran haute définition.

Principe de base et upscaling « artificiel »[modifier | modifier le code]

Le principe de base de l'upscaling est la duplication des pixels qui constituent l'image. Ils sont dupliqués afin d'obtenir la résolution — plus grande — demandée, le nombre de duplications dépend de la différence entre la résolution native de l'image et la résolution d'affichage voulue.

Le problème dans ce principe de base est que si chaque pixel dupliqué est un clone parfait du pixel d'origine avec les mêmes valeurs de luminosité et de couleur, le résultat obtenu est celui d'un zoom numérique : chaque pixel paraîtra de plus en plus gros et le résultat sera une image moins détaillée, moins nette et parfois une image un peu « pixelisée » quand l'upscaling sera trop élevé. Dans le cas d'un « petit upscaling », l'effet ne se voit pas trop mais quand la différence de résolution est trop importante entre l'image d'origine et la résolution d'affichage, l'image obtenue n'est pas très belle sauf si elle est regardée de loin.

C'est là qu'interviennent les algorithmes d'upscaling effectués par les TV HD et les lecteurs DVD et Blu-ray. Ces algorithmes consistent à recréer des nuances de lumières et de couleurs entre les pixels dupliqués pour ne plus avoir cet effet de gros pixels. La difficulté de ces algorithmes est de savoir quels pixels on doit garder brut et quels sont ceux qu'il faut nuancer et dans quelle proportion. On peut alors parler d'upscaling « artificiel »[réf. souhaitée].

Les techniques[modifier | modifier le code]

Upscaling basique[modifier | modifier le code]

Les pixels sont simplement dupliqués afin d'obtenir la résolution plus grande demandée, le nombre de duplications dépend de la différence entre la résolution native de l'image et la résolution d'affichage voulue. Cette technique est similaire à un simple "zoom numerique" et atteint très vite ses limites : images avec un effet de "gros pixels" ("images pixelisées").

Upscaling par interpolation[modifier | modifier le code]

L’image est complétée avec les pixels manquants pour augmenter la résolution, en faisant des "moyennes" par interpolation entre les pixels. Le résultat de cette technique peut être acceptable dans le cas de petit upscaling où la différence entre la résolution de départ et la résolution supérieure voulue est faible. Mais on se retrouve cependant face à des défauts dans l’image : effets de flou, artefacts visuels, bruit dans l’image… Et plus l'écart entre la résolution d'origine et la résolution supérieure voulue est grand, plus ces effets vont s'accentuer. Cette technique est utilisée notamment sur les TV HD et lecteurs DVD/Blu-Ray des années 2000 et 2010.

Technique de la super-résolution[modifier | modifier le code]

La technique de la "super-résolution" consiste à analyser plusieurs images d'un même plan vidéo mais ayant un angle de vue légèrement différent, le logiciel qui analyse va alors enregistrer et comparer toutes ces données pour essayer de reconstituer une image de résolution supérieure fidèle à la réalité[1]. L'inconvénient de cette technique est que lorsqu'il s'agit d'images ou de vidéos qui ont été compressées avec pertes (JPEG, MPEG), ce qui est le cas de beaucoup d'archives, plus la compression a été forte sur ces images, plus ce système aura du mal d'être efficace.

Upscaling par l'intelligence artificielle[modifier | modifier le code]

Il s'agit du procédé le plus récent. Lorsque le procédé d’upscaling implique une intelligence artificielle, la démarche est plus poussée, des algorithmes poussés sont mis à contribution pour analyser les images et recréer des pixels[2].

L'objectif principal de cette technique est de convertir une image dans une résolution supérieure en essayant d'atteindre une image la plus proche possible de ce qu'aurait été l'image initiale si elle avait été captée nativement dans cette résolution supérieure.

Mais cette technologie offre aussi des autres possibilités comme : "réparer" des défauts visuels, dus par exemple à une compression avec perte ou au format entrelacé de la vidéo d'origine, elle permet aussi d'augmenter le nombre d'images par seconde dans une vidéo en recréant les images manquantes.

Le système se base notamment sur l'apprentissage, pour « s'entrainer » il reçoit par exemple des images haute résolution volontairement diminuées en résolution ou dégradées, classées par catégories (texture bâtiment, eau, etc.) et des algorithmes vont faire des tests complexes statistiques pour recréer les pixels manquants et arriver à l'image originale haute résolution, le système va alors "retenir" les moyens qu'il a utilisé pour revenir à l'image originale et va s'en inspirer pour upscaler d'autres nouvelles images, contenant le même type d'élément [3].

L'upscaling par intelligence artificielle peut aussi combiner plusieurs techniques (IA, super-résolution, etc).

Notes et références[modifier | modifier le code]