Anti-aliasing

Anticrénelage

L’anticrénelage ou anti-aliasing, ou encore lissage de police, est une méthode permettant d'éviter le crénelage, un phénomène qui survient lorsqu'on visualise certaines images numériques dans certaines résolutions.

Sommaire

Principe

Tout système créant des images numériques, les appareils photos numériques (APN), les caméras vidéos comme les écrans, affichent les images à travers trois canaux R, V, B sous forme de pixel (picture element) de forme carrée ou rectangulaire, qui offrent le désavantage de produire de la pixelisation. À une certaine résolution, le bord des formes ayant un angle particulier prend la forme d'escalier ou crénelage.

Pour supprimer cet effet visuel disgracieux, on utilise l’anticrénelage (en anglais anti-aliasing).

Ci-dessous, la lettre située à gauche a été générée sans anticrénelage : on note un effet d'escalier désagréable. La lettre de droite a bénéficié d'un anticrénelage : ses bords sont adoucis.

Antialiasing comparaison.gif

Il existe deux méthodes : l'une numérique (logicielle), l'autre matérielle.

Méthode matérielle

Il s'agit notamment de la méthode utilisée dans les appareils photographiques numériques (APN) et les caméras vidéos numériques. Le capteur photosensible est recouvert par un filtre anticrénelage (anti-aliasing) multi-fonction qui a pour but notamment de lisser les pixels présentant des fréquences spatiales élevées (les détails), laissant intact les fréquences basses (les zones peu détaillées et épaisses).

Lorsque l'anticrénelage est de très faible amplitude son effet est similaire à celui de la diffraction.

À forte intensité et associé à d'autres limitations, s'il réduit effectivement les artefacts et autres défauts des images, il entraîne un léger flou sur les images mais tout à fait rectifiables par des méthodes logicielles.

Méthode logicielle, numérique

Ce procédé consiste à échelonner la couleur des pixels au niveau des limites entre deux zones de couleur ou de contraste différent. L'échantillonnage de la couleur d'un pixel est ainsi réalisé en fonction de sa proximité avec les deux zones de couleur. Une fois ce procédé appliqué, la frontière entre les deux zones aura l'air légèrement plus floue mais ne présentera plus cet aspect d'escalier. La plupart des cartes graphiques procèdent à l'anticrénelage au niveau matériel rendant ainsi l'application plus rapide. Néanmoins, l'application de cette option consomme énormément de mémoire vidéo et a tendance tout de même à faire chuter notablement les performances des programmes l'employant. En conjonction avec du filtrage anisotrope, le nombre d'images par seconde (IPS — en anglais framerate ou FPS pour "frames per second") peut être facilement divisé par deux.

Exemple :

Anti-aliased-diamonds.png

Le diamant de gauche n'est pas corrigé. Ses bords forment un escalier. Celui de droite est corrigé.

Anti-aliased diamond enlarged.png

Des pixels plus ou moins gris ont été ajoutés pour simuler le fait que ces pixels sont en partie colorés par la forme noire et en partie par le fond blanc.

Il existe de nombreux algorithmes d'anti-crénelage.

  • Oversampling

L'oversampling est une méthode simple mais extrêmement coûteuse en performance. Il s'agit de calculer une image deux ou quatre fois plus grande que la résolution souhaitée, puis de la réduire jusqu'à cette dernière. L'interpolation de la grande image en petite image élimine d'elle-même toute trace d'aliasing.

  • Multisampling ou FSAA

Le multisampling est une méthode complexe pour éliminer l'aliasing, mais elle reste beaucoup moins gourmande en performance que l'oversampling. Il s'agit de repérer les arêtes des polygones dans l'image finale et ensuite d'appliquer un lissage entre les pixels adjacents ne provenant pas du même polygone. Le problème de cette technique est qu'elle ne lisse pas les textures comportant une couche alpha (de la transparence) comme les grillages, le multisampling considérant que tous les pixels de la texture (y compris ceux qui sont transparents) proviennent du même polygone. Du coup, il ne fait pas la différence entre les pixels vus à travers la texture et les pixels de la texture elle-même.

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