Définition de la résolution d'une image

Bonjour,
Actuellement, on indique la résolution en pixels (camescopes et écrans) , alors que dans le passé, elle était définie en lignes horizontales (magnétoscopes) ou en traits (films et photos).
Quelles sont les relations entre ces trois définitions?
Ex: un trait = 2 pixels ?
une ligne = 1 pixel ?
Merci pour vos réponses.
JJG.

 

De longues discussions ont eu lieu récemment sur le forum à ce sujet.
Les traits par mm indiquent le nombre de paires de traits (ou paires de lignes) discernables sur une pellicule et sur tous les axes (à raison d'un couple trait noir/trait blanc), la longueur de mesure étant un mm.
Les lignes TV dont tu parles sont celles qui étaient affichées sur les mires optiques de télévision et comme une valeur en mm n'est pas possible pour une image de taille a priori indéterminée, la référence choisie a été, et est toujours, la hauteur de l'image. Les lignes TV sont des lignes uniques noires ou blanches contrairement aux paires de trait (ou paires de lignes) des pellicules.
Une image TV d'une résolution de 500 lignes en horizontal veut dire qu'on peut compter 500 lignes différentiables (noires ou blanches) sur une largeur égale à la hauteur de l'écran. Ça permet de comparer directement les valeurs de résolution sur l'axe horizontal et vertical dans la même unité. Le rapport d'aspect de l'image n'a pas d'influence sur cette unité.
Pour les pixels, qui comme le nom l'indique, sont les plus petits éléments discernables d'une image (picture elements), on les compte en nombre absolus, ce qui donne une valeur de matrice. Une matrice de 720x576 pixels indique le nombre total de points sur chaque axe. C'est surtout utilisé pour définir un échantillonnage plus qu'une résolution. En simplifiant sérieusement les choses, on peut dire qu'une image en 4/3 de 720x576 pixels pourrait avoir une résolution maximale de 540 lignes en horizontal et 576 lignes en vertical (notation : TVL). La réalité oblige à pondérer ces valeurs par des coefficients de correction liés aux lois de l'échantillonnage.

 

Merci pour cette réponse.
Un couple trait noir/trait blanc fait donc 2 pixels.
Une ligne fait donc 1 pixel
Reste à savoir pourquoi une image 720*576 pixels est équivalente à 540*576 lignes?
Cordialement,JJG.

 

je donne mon interprétation de la "chose"…

… ça ne m'étonnerait ni ne me contrarierait qu'elle soit discutée
Voilà:

La résolution de l'image est importante pour une photo:
- l'évaluation du détail est linéaire (agrandissement, loupe)
- l' image est fixe et on l'observe aussi longtemps qu'on veut.
Ça n'est pas pareil en vidéo
- l' évaluation du détail est angulaire
- l' image est animée et fugace…

Ailleurs je crois avoir écrit que toutes ces questions devaient se regarder par le "bon bout de la lorgnette", et au bon bout de la lorgnette il y a l'œil, l'œil humain…

Cet œil humain possède son maximum de pouvoir séparateur sur une zone de la rétine : la "fovéa".
Cette fovéa couvre un angle de vision d'environ 10° et elle permet de séparer des "objets" à condition, pour chacun, d'être vu sous un angle maximum d'une minute : ce qui en ferait 600 en hauteur.

Et, ce 600 a servi de référence pour choisir le nombre de lignes de balayage de la télévision.
Ça contraint à regarder un écran télé SD à une distance telle que la hauteur de l'écran soit de 10°.
Cette distance "optimale" est environ 5,5 fois cette hauteur soit, en 4x3, 3,5 fois sa diagonale.


Ce terme "ligne tv" pour signifier "détails discernables" prète à confusion d'autant qu'en DV, pour décrire la définition de "l'image enregistrée" après échantillonnage (lire Video98), on emploie celui de pixel et que la confusion est flagrante sur les trois termes : ligne de balayage, "ligne tv" et pixel !

Que relève cette caractéristique de la résolution en "nombre de lignes tv?
Il évalue le nombre de détails distincts qui peuvent, au maximum, apparaître dans cet angle où la vision humaine est la plus performante, dans ce fameux angle de 10° qu'il soit vertical (toute la hauteur) ou horizontal (et là, il ne couvre pas toute la largeur de l'écran: les 3/4 pour la "géométrie 4 :3).
Dans les conditions normales de vision d'un écran télé SD, un observateur humain jouissant de tous ses moyens visuels* culmine à 600 "lignes". (*Quand il n'est ni presbyte, ni myope, ni anastigmate, ni hypermétrope et ni etc. etc. et qu'il dispose des 10 dixièmes d' acuïté) .

Sur les 600"lignes" (ou "détails discernables") visuellement optimales, le DV ne donne qu'entre 75% (450 : le "très mauvais" !) et 90% (540 : le "parfait"), le "bon" tourne vers 85% (510). (NB: 540 est "parfait" puisque sur toute une largeur horizontale effective d'une ligne de balayage, ça fait 540 x 4 / 3 = 720 "détails" correspondant aux 720 "pixels DV" pil-poil ; 510 est "bon" puisque la norme DV est faite pour en garantir 500 … ainsi que le DVD "commercial".)
Cette résolution est relevée sur l'image d'un objet plan et fixe : une mire.

Des images fixes - on peut en passer en vidéo, donc en DV: un paysage, un gros-plan… - mais, dans la majorité, les images que nous faisons avec nos caméscopes… y exposent une animation : même si le mille-pattes prend toute la largeur d'écran (en diagonale !) et quand il les bouge pour avancer, est-ce qu'on cherche à les compter ?

L'indication "lignes tv" a son utilité pour le technicien afin d'effectuer évaluations, contrôles et réglages (Encore que… il peut y avoir mieux…).

pour l'acheteur celà n'est qu'un élément de comparaison*…entre autres, un peu comme la vitesse maxi de la bagnole…_sur "circuit". (* et donc utile pour ceux qui effectuent les comparatifs.)

En vidéo HD, la zone de perception visuelle maximale s'inscrira dans un cadre plus large lui donnant une autre perspective voire du relief.
C'est dans cette zone que notre œil ira rechercher la minute séparée des autres…
Ça implique et une définition plus importante pour toute l'image - pour l'instant, 720 lignes (effectives) de balayage (progressif) - et qu'on regarde l'écran de plus près pour ne mettre qu'une zone de 600 lignes dans les 10° verticaux.

 

Avec ces raisonnements, on se demande pourquoi le cinéma utilise du film 35 mm (définition d'environ 15 millions de pixels) ,alors que le super 8 qui a globalement la même définition que la télé directe ou le DVD (500.000 pixels )serait semble t-il suffisant?
JJG.

 

Les bonnes résolutions…

J'espère que les travaux des experts de la CST trouveront grâce aux yeux de nos spécialistes. Ce document publié par la CST traite de la résolution des images en film 35 mm, de la production à la diffusion en salle. Comme quoi la résolution exprimée en lignes par hauteur d'image n'est pas du seul apanage de la télévision.
On pourra également constater qu'un film inversible Super 8 en Kodachrome n'est pas aussi mauvais qu'on veut bien le dire, comparé à une copie finale 35 mm pour projection en salle. Attention! La réalité peut choquer certaines convictions!

 

Pour ce qui me concerne, je confirme que "ma justification" est faite à postériori…
Comme beaucoup j'ai buté sur cette notion de résolution à la fois face à la définition et qu'effectivement les technicien en donne une expression en "lignes horizontales" ou "lignes tv"…
Et, j' ai de grosse difficultés à admettre qu'un mode de contrôle ne repose que sur une décision du style "c'est comme ça qu'on fait".

Bon, je concède cependant que cette évaluation permet de donner "un seul chiffre" indépendant de la géométrie [ 1,33 ; 1,78* ; 1,85 ; etc…] comme l'a écrit Video98…
Et, qu'il en découle que pour obtenir "un chiffre horizontal" en "points par ligne" (pour la totalité de la ligne), il faille multiplier "lignes tv" par le coefficient géométrique de l'écran.
Ce qui pour le DV "parfait" donne 540 x 1,333… = 720, et pour le DV garanti 501 x 1,333… = 668. * Mais, pour la raison d'enregistrement en 720 x 576, le "DV 16:9" et le "DVD 16:9" ne rendent que la résolution horizontale du 4:3…

Celà dit, le "1 minute d'acuïté" maximal dans la fovea et son champ de 10° sont des faits objectifs…
Et, je pense qu'il en a été tenu compte lorsque la technologie a pu - presque (cause fréquences électrique et radio) - suivre pour déterminer - au "mieux" - le nombre de lignes du balayage.
Et, on sait très bien (cause Kell) que la "résolution verticale" n' atteindra pas cette "définition" en entrelacé… ce que savait aussi H. DeFrance en lançant "notre 819 lignes" (819 x 0,7… = 575).

jjg, lorsque tu évoques des "pixels" à propos du film argentique 35mm, de quoi s'agit-il ? d'un nombre de particules d' halogénures d'argent ? qui, en film couleurs, vont être éliminées… ou des "nano-partiicules" de colorants restantes ?
Et, quand bien même ce serait une évaluation de la définition, l'étude citée par Viodeo98 ramène la résolution au chiffre de 800 "lignes horizontales"… Ce qui donne en "1,85" : 1480 "points" et une image à un total de 800 x 1480 —> environ 1 200 000 points… Il est à noter que pour obtenir cette évaluation, les "observateurs" étaient mis à une distance que le spectateur payant … n'accepte pas.

Hier soir, la 2, je crois, rendait compte de la forte augmentation des ventes d'écrans plats et large …
Et en lisant vsb :

il me revient qu'un acheteur (sexagénaire?) a déclaré "ça nous a obligé à réaménager le salon pour mettre nos fauteuils à bonne distance de l'écran"…
Et, leurs fauteuils, ils les ont …_RECULÉS

 

En règle générale, une méthode de mesure est toujours issue de travaux d'études et après mûre réflexion.
Une affirmation doit toujours pouvoir être justifiée par une démonstration.

À part pour le letter box, l'affichage 16/9 ne rend pas la résolution du 4/3. La raison en est simple, si avec du 4/3, 720 points sont nécessaires sur la largeur du champ pour afficher une résolution de 540 lignes, avec du 16/9, ces 720 points ne donneront plus qu'une résolution de 405 lignes, et c'est bien cette différence que verra le spectateur.

C'est là la réaction la plus normale à la gêne provoquée par la perte de définition de l'image. Dans un cas d'observateur idéal, inconsciemment il va se repositionner là où il retrouve son confort de vision habituel. En faisant une petite analyse encore simplifiée, en gardant un écran de 16/9 de même hauteur qu'un écran 4/3, l'observateur va se reculer jusqu'à 1,33 fois la distance originale pour retrouver son impression de résolution de 540 lignes. Si la résolution de l'image avait conservé en 16/9 cette résolution de 540 lignes, il aurait fallu afficher 960 points sur la largeur de l'écran.

Il faut également faire attention concernant l'utilisation de la notion de fovéa, elle doit être associée à la commande des mouvements oculaires. Autant la vision latérale est peu exigeante en résolution, autant le cerveau juge la qualité globale de l'image sur les zones explorées par la fovéa. Comme on ne peut pas déterminer quelle zone sera parcourue par la fovéa, il faut donc faire un compromis de qualité de l'image car "tout très bon" coûte trop cher et "insuffisant" provoque des rejets.

J'ai travaillé dans ce domaine, et c'est pour ça que j'insiste un peu.
Il y a deux décennies, les images calculées à très haute résolution coûtaient cher et les vidéo projecteurs étaient moins performants et très coûteux.
Pour le concept d'un simulateur de vol et de combat en sphère, il avait été décidé d'effectuer une projection globale à champ large et à résolution réduite et dont l'image en champ large était verrouillée sur la trajectoire de l'avion par rapport à son environnement. Dans cette image était ménagée une zone sombre correspondant au champ de meilleure vision d'un pilote placé aux commandes de l'appareil. Cette zone sombre était librement positionnable dans l'image à champ large en fonction de la direction d'observation du pilote.

Un second projecteur à champ mobile étroit et à haute résolution projetait dans cette zone sombre le complément d'informations manquant à la grande image, mais avec une résolution dix fois plus élevée. Cette image à haute résolution se déplaçait en fonction des mouvements de la tête du pilote, ce qui fait qu'il avait toujours une image très nette là où se posait son regard. Cette installation était une véritable usine à gaz, mais les résultats se sont avérés prometteurs et très efficaces à ce que j'ai vu de la place du pilote. À cette phase des recherches, la méthode de suivi des globes oculaires n'étant pas encore au point, la supercherie optique était mise en défaut lorsque la direction du regard ne correspondait pas à celle de l'axe du casque. C'était le sujet de la phase d'étude suivante.

De mon expérience professionnelle en vidéo projection en salle, j'ai tiré un certain nombre de conclusions qui montrent qu'un spectateur qui vient voir une image en salle de cinéma s'attend à retrouver la qualité d'image à laquelle il est habitué dans cette salle, quelle que soit la technologie en présence.
Lors de projections vidéo en 625 lignes avec des images de qualité broadcast, la position la plus recherchée commençait autour de 3 fois la hauteur de l'écran. Une image à champ plus large que le 4/3 amenait les spectateurs à se rapprocher plus de l'écran, mais après quelques minutes de spectacle, on notait une migration arrière vers la zone de 3 à 4 fois la hauteur de l'écran. J'ai rarement vu des gens rester à moins de 1,5 fois la hauteur de l'écran.
La zone de confort de qualité de l'image était au-delà de 4 fois la hauteur jusqu'à 6 à 8 fois la hauteur, une distance supérieure donnant une image apparente trop petite.
Lors de projection à haute définition, systématiquement les gens se plaçaient plus près de l'écran.

Ce sont bien sûr des valeurs approximatives, mais qui, répétées dans le temps au fil des présentations, sont devenues des valeurs statistiques assez fiables. Là encore il faut bien se garder d'émettre un jugement à partir d'un seul paramètre car il y a tant de paramètres influents dans le jugement de qualité d'une image, même le confort du siège y participe!

 

Le nombre de pixels que j'indique pour le film 35 mm est extrapolé de celui qui est admis pour les diapos 24/36 (environ 20 millions).
JJG.

 

Réponses…

à jjg:
- je crois comprendre …
Un bon cliché 24 x 36 peut fournir un bon poster, disons en 20 x 30 inches ( agrandissement argentique).
Un équivalent en impression, disons 180ppi, demande un fichier informatique de définition 3600 x 5400 pixels, et si un poil mieux défini, les 20Mpix cités.

OK, cependant, je te renvoie au début de mon premier post de cette discussion :
c'est une définition nécessaire pour une image fixe sur support de type "papier" que l'on peut examiner aussi longtemps qu'on veut, à la distance qu'on veut, voire …à la loupe.
En outre, dans certains de ces posters (N&B) le "grain" est artistiquement un outil de "dramatisation"… ce qui "techniquement" est une perte de résolution.

L'image cinéma (et vidéo) est animée selon une fréquence et produite sur, ou par, un écran que le spectateur visionne d'une distance en principe optimale…
Il en résulte une résolution que l'expérience* citée par vidéo98 estime autour de 800 "lignes horizontales" et qui, pour le DV (4 : 3 ; "Européen") est à 500/530 "lignes tv".
* (et cette expérience fait que les "scruteurs" ont examiné comme … à la loupe.)
Une vidéo à 3600 "lignes tv" est, pour encore un grand moment, irréalisable…


à vsb, dont acte, le "Vertical Blanking" mangeait des lignes de balayage déja au temps de la définition en 819 lignes et diminue bien évidemment encore la résolution… Ça va changer… quand ça ne se produira plus qu'une seule fois par image :lol:
En accord aussi avec ton commentaire sur un …rapprochement de l'observation de l'écran en HD + écran large…


à video98, en prolongement de la réponse à vsb:
tout ce que tu écris est à prendre en compte et effectivement, naïvement, j'attends de "l' écran large" qu'il me fasse entrer dans l'action (c'est bien ce qui est cherché au cinéma "anamorphosé" et … que cherche à provoquer la sono du "Home-Cinéma")…
Et, ce que je dis qui m'étonne, c'est que le "téléspectateur" considère encore son écran tv élargi comme une … "étrange lucarne".
Tu donnes comme "excuse" la stagnation, et même la régression de la résolution… possible; mais la "psychologie de la lucarne" où l'on voit tout sans tourner le regard ni la tête me semble perdurer d'autant que les réalisation TV n'y invitent pas : même avec un "vrai" écran large, en pleine hauteur, le téléspectateur y voit… du Letter Box
… Et, quand dans l'étrange large lucarne apparaît le "1,85" du cinéma, qui peut dans ces conditions hurler: "Ah ! Enfin, on s'y croirait" ?
Dont acte aussi : dans mon expression effectivement critiquable du DV(E) 16 : 9, je voulais dire que, pour en exprimer la résolution en "points par totalité de la ligne" qu'il ne faut pas multiplier par 1,78 l'expression en "lignes tv" mais par aussi 1,33, comme pour le 4:3, donc, on obtient au mieux 720 qui, comme tu l'écris nous ramènerait à 720 / 16 x 9 = 405 en "lignes horizontales 16 : 9" et 405 "au mieux", je crains que ça ne soit pas encore devenu clair.



Pour être clair pour tout le monde, je pense qu'il faudrait laisser cette expressions de la résolution en "lignes tv" aux techniciens et que les caractéristiques grand public donnent une résolution Verticale x Horizontale en "points discernables" et déclarer, par exemple pour un DV "bon" : 420 x 692 … Ce qui n'empêche que l' image, dans le fichier informatique, a une définition de 576 x 720 pixels !

 

Ce fil de discussion est très intéressant, et montre que contrairement à ce que je pensais, la définition du DVD sur grand écran LCD est assez proche de celle du 35 mm en salle.
J'avais posé cette question sur la correspondance des résolutions dans le but de choisir les matériels appropriés pour faire du transfert vidéo super 8 sans altérer la définition initiale. J'ai maintenant les bonnes réponses.
Merci,JJG.

 

Le plus mauvais 35 mm de diffusion contient quand même 2 fois plus d'informations de luminance et quatre fois plus d'informations de chrominance dans chaque axe, de plus il n'y a pas de compression, sauf en anamorphose optique. La TV HD en 1920x1080 combattra presque à armes égales.