Application de la métrique au flou de bougé lors d‟une prise de vue

La métrique nous permettant de quantifier le flou de bougé, nous pouvons donc nous intéresser à la variation de la qualité suivant le temps de pose pour prendre une photo. Nous avons vu dans le chapitre d‟introduction que le temps de pose est fixé par la luminosité de la scène ainsi que par les paramètres de l‟appareil photo. En résumé moins la scène sera lumineuse, plus le temps de pose sera long, alors plus le flou risquera d‟être visible sur l‟image suivant la dextérité du photographe. Suivant la qualité d‟exigence de l‟utilisateur ce flou visible sur l‟image sera plus ou moins gênant.

2.3.3.1 Ce que souhaite l’utilisateur en terme de qualité d’image

L’exigence de qualité augmente au cours de temps

Nous avons vu que la mesure de qualité en JND permet de noter la qualité des images de manière objective. Mais en général, les utilisateurs finaux souhaitent se rattacher à des critères plus subjectifs pour qualifier une image telle que : excellente, bonne, moyenne, pauvre, ne vaut pas la peine d‟être gardée. De plus comme nous l‟avons vu en introduction cette exigence de qualité augmente au cours du temps rappelé figure 49.

Figure 49. Évolution de l’exigence de la qualité des images au cours du temps exprimé en JND par [9]. 1979 : format 110 ; 1990 : format 35-mm ; 2002 : Qualité améliorée.

La tendance des besoins aujourd’hui

Comme les derniers résultats de l‟étude de [9] présentée figure 49 date de 2002, au jour de la rédaction de ce manuscrit, 10 années ce sont écoulées. En conséquence nous avons encore « subi » une augmentation de l‟exigence de qualité. Afin de mettre à jour ces données, j‟ai réalisé une expérience de notation type MOS à partir d‟images ayant un JND connu pour les placer dans cinq cas différents : «excellent », « Bonne », « Moyenne », « Pauvre » et « Ne vaut pas la peine d‟être gardé ». Les images utilisées ont été les mêmes que celle des expériences précédentes avec 180 flous linéaires (6×30) allant de 0 à -29 JND avec un intervalle de 1 JND. Les conditions de visualisation ont aussi été les mêmes que précédemment. Les résultats de l‟expérience sont présentés figure 50.

Figure 50. Qualité subjective observée suivant la valeur de qualité objective en JND.

Ces résultats montrent que l‟exigence de qualité continue à augmenter. Néanmoins, les écarts entre les différents groupes sont conservés. Le tableau 6 présente des exemples d‟images ayant subi un flou linéaire avec leur note subjective et objective. Ces images ont été préalablement ajustées de manière à pouvoir les imprimer au moins en 180 dpi pour les juger à 48,5 cm de distance. Nous pouvons conclure de cette expérience que l‟exigence de qualité est encore de plus en plus importante.

Excellente Qualité JND 0 -6 -12 -18 Qualité subjective -1

Bonne Moyenne Pauvre

Ne vaut pas la peine d‟être

Tableau 6. Exemple d’images ayant subi un flou de bougé linéaire avec leurs qualités objectives et subjectives respectives. Ces images ayant une définition de 180 dpi, une fois imprimée en 180 dpi ou plus, devront être visualisées à 48,5 cm afin de retrouver les résultats inscrits dans le tableau.

Image avec flou linéaire Qualité objective Qualité subjective

0 JND Excellente

-3 JND Bonne

- 9 JND Moyenne

- 15 JND Pauvre

-21 JND Ne vaut pas la peine d‟être

gardée

2.3.3.2 Du temps de pose au bougé sur l’imageur

Comme nous l‟avons vu dans le chapitre 1 figure 24, en entrée de perturbation du système de l‟appareil photo, nous avons le tremblement physiologique de la main. Ainsi au final suivant les paramètres de l‟appareil photo, nous avons une image floutée sur le capteur de celui-ci. Maintenant, grâce à la métrique de qualité d‟image il est possible d‟anticiper la qualité de l‟image prise. Nous allons définir une valeur dite de bonne qualité, qui sera utilisée comme référence, dans la suite des travaux. Cette note est défini à –3 JND pour les raisons suivantes :

 L‟image doit être subjectivement perçue comme étant de bonne qualité.

 L‟écart entre 0 et -3 JND correspond à une limite statistique dans la définition des JND. Cette définition est la suivante : si l‟on présente deux images de qualités différentes où 100 % des personnes peuvent enfin faire la différence, alors ces images sont espacées de 3 JND.

Ainsi pour la suite de ce manuscrit, lorsque nous parlerons d‟une image de bonne qualité, ce sera une image ayant –3 JND comme qualité subjective.

Qualité suivant le temps de pose

Pour un temps de pose fixé, il reste 3 paramètres qui jouent sur la qualité intrinsèque de l‟image ; la force du tremblement de la main, la taille des pixels de l‟imageur et la distance focale de l‟appareil photo. La formule de transformation de l‟impact du tremblement de la main est rappelée ci-dessous exprimée en déplacement pixelique :

               ) tan( ) tan( y x pix y x T F   (13) dans laquelle ∆x et ∆y représentent le déplacement du bougé exprimé en pixel. F, la distance focale et Tpix, la taille des pixels en m. θx et θy le tremblement de la main en degré. Ainsi les deux paramètres F et Tpix, fixent un ratio d‟amplification du tremblement physiologique de la main.

En fixant ce ratio d‟amplification, deux applications directes pour la photographie sont présentées :

 L‟évolution de la qualité moyenne suivant le temps d‟exposition figure 51.

 Le pourcentage de bonnes images (Qualité > -3 JND) suivant le temps d‟exposition figure 52.

Ces courbes ont été réalisées grâce à la métrique de qualité, en notant les images floutées à partir du modèle de tremblement physiologique. Cent différents bougés pour trois types d‟appareils photo ont été simulés fixant ainsi une distance focale (équivalent 35 mm) et une taille de pixel :

 Un Smartphone (28 mm, 1,4 μm).

 Un appareil photo compact en mode portrait (100 mm, 2 μm).  Un appareil photo bridge avec un zoom (280 mm, 2,8 μm).

Figure 51. Évolution de la qualité de netteté en JND suivant le temps de pose pour trois types d’appareils photo.

Les résultats présentés figure 51 montrent que plus le temps de pose augmente, moins les images sont de bonne qualité en termes de netteté. Ceci est amplifié par l‟augmentation de la distance focale ainsi que la réduction de la taille des pixels comme prévu par l‟équation 13.

Figure 52. Evolution du pourcentage de bonne image (Qualité > -3 JND) suivant le temps d’exposition pour 3 types d’appareils photo.

En photographie, un principe de base est utilisé pour les formats 35 mm avec les appareils reflex, comme rappelé dans les travaux de [40]. Ce principe consiste à ne pas dépasser un temps de pose inversement à la distance focale. Par exemple dans le cas d‟un appareil avec une distance focale de 28 mm, le temps de pose maximal que préconise ce principe est de 357 ms. Il a été observé par [40] que cette règle n‟était plus tout à fait directement valable pour des appareils tels que les camera phone et les compacts. En effet, par exemple dans le cas des camera phone, il y a une réduction du temps de pose par un facteur 3. Nos simulations montrent aussi cette tendance. Si nous prenons le cas du Smartphone pour garantir une image de bonne qualité dans 90% des cas, nous préconisons un temps de pose inférieur à 112 ms. Soit une réduction du temps de pose d‟un facteur 3,2 par rapport au principe de base utilisé pour les formats 35 mm. Ces résultats sont en accord avec les observations de [40] et s‟expliquent dans notre cas par la petite taille des pixels des camera phone.

En conclusion, plus le temps d‟exposition est important, plus en moyenne les images sont de mauvaise qualité. Ou d‟un point de vue statistique, plus le temps d‟exposition est important plus, il est difficile d‟avoir une image de bonne qualité.