18 févr. 2021 · 5 min
Images compressées : trois défauts à reconnaître
Dans cet épisode audio, distinguez pas à pas le double contour, le flou et les blocs de pixels, puis repérez quand ils apparaissent.
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Un contenu original Tangente, adapté en podcast avec l’aide de l’IA et validé par notre rédaction. Comment ça marche ?
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Intervenant 1
Bonjour et bienvenue dans le podcast du magazine Tangente. C'est toujours un plaisir d'explorer de nouveaux sujets aujourd'hui. On achète des écrans géants, capables d'afficher des milliards de couleurs avec une précision vraiment inouïe. Et pourtant, il suffit d'une connexion internet un peu capricieuse pour que ce chef-d'œuvre se transforme subitement en une espèce de bouillie de pixels. Ouais, c'est
Intervenant 2
le grand classique, ça pardonne pas.
Intervenant 1
Voilà, en fait, c'est le grand paradoxe de nos écrans modernes. On essaie de faire passer une immense toile de maître par la toute petite fente d'une boîte aux lettres standard. Donc, pour cette nouvelle plongée au cœur de nos sources, on s'appuie sur un super dossier pour décortiquer un peu la nature mathématique de ces défauts visués.
Intervenant 2
Bah oui, parce que pour faire passer cette immense toile par la fente, il n'y a pas vraiment de miracle. Il faut la plier mathématiquement, en fait.
Intervenant 1
La plier, c'est-à-dire la compresser, c'est ça ?
Intervenant 2
Exactement. On utilise des algorithmes de compression comme le fameux format JPEG, par exemple. L'objectif, c'est d'alléger drastiquement le poids du fissier.
Intervenant 1
D'accord.
Intervenant 2
Mais bon, cette opération n'est pas complètement indolore. Elle laisse des espèces de cicatrices numériques assez profondes que l'on nomme des artefacts.
Intervenant 1
Ah oui, les fameux artefacts. Et ce qui est assez fascinant, je trouve, c'est que ces cicatrices, elles apparaissent même quand le taux de compression est super faible.
Intervenant 2
Tout à fait.
Intervenant 1
Et les toutes premières victimes de l'algorithme, ce sont les frontières nettes entre deux couleurs. Mais pourquoi une simple ligne droite, ça fait trébucher la machine comme ça ?
Intervenant 2
Alors, tout s'explique par la méthode qui est utilisée à la base. En fait, les algorithmes de compression, ils utilisent des ondes mathématiques.
Intervenant 1
Des ondes, genre comme des vagues ?
Intervenant 2
Total.
Intervenant 1
D'accord.
Intervenant 2
Imagine un texte noir sur un fond blanc, par exemple. C'est carrément l'équivalent d'une falaise parfaitement verticale d'un poule vu mathématique.
Intervenant 1
Ah oui, je vois ! Un vrai mur, quoi !
Intervenant 2
Voilà. Et lorsqu'on tente de dessiner cette falaise superabripte, en utilisant uniquement le mouvement fluide de ces vagues, la mathématique s'emballe un peu.
Intervenant 1
Elle n'y arrive pas ?
Intervenant 2
Non, pas parfaitement. La courbe va inévitablement déborder. Elle va monter trop haut, puis redescendre trop bas, avant de réussir enfin à se stabiliser.
Intervenant 1
Ah mais oui, ce débordement de la vague, c'est l'effet Gibbs, non ? Ce fameux double contour qu'on appelle aussi le « ringing ».
Intervenant 2
Exactement, le « ringing » en
Intervenant 1
anglais. Ça crée une sorte d'auréole un peu fantôme autour des objets hyper contrastés.
Intervenant 2
C'est exactement ça.
Intervenant 1
Au fond, c'est comme essayer de résumer un retournement de situation ultra complexe dans un film avec un seul mot. On perd toute la brutalité du changement et puis le résultat devient un peu brouillon.
Intervenant 2
Oui, ton analogie illustre parfaitement le problème. Et d'ailleurs, l'algorithme réagit à ce premier échec. Ah
Intervenant 1
bon, il essaye de corriger le tir ?
Intervenant 2
Absolument. Pour éviter cette vilaine auréole, le système tente parfois de corriger le truc en adoucissant purement et simplement la falaise.
Intervenant 1
Ah d'accord, il triche un peu.
Intervenant 2
Un peu oui. Et c'est ce qui provoque un deuxième défaut qu'on appelle le blurring ou le brouillage.
Intervenant 1
Le fou quoi.
Intervenant 2
Voilà. La formule mathématique baisse littéralement les bras face à la difficulté de maintenir cette ligne tranchante. Donc elle transforme la falaise en une pente très douce, ce qui rend toute la zone complètement floue à l'écran.
Intervenant 1
Donc, on se retrouve avec un choix un peu cornelien, à faible compression. Soit on a des ondes qui débordent en créant des auréoles, soit on sacrifie totalement la netteté.
Intervenant 2
C'est le dilemme, oui.
Intervenant 1
Mais du coup, l'algorithme, il change radicalement de stratégie lorsqu'on réduit drastiquement la bande passante, non ? Genre quand la connexion rame vraiment.
Intervenant 2
Ah oui, complètement. Là, on entre dans l'ultime phase de la dégradation qui est le blocking.
Intervenant 1
Le fameux blocking.
Intervenant 2
Oui, quand le fichier doit être extrêmement petit pour passer dans un réseau qui est saturé par exemple, l'algorithme manque cruellement d'espace pour calculer ses ondes complexes.
Intervenant 1
Il n'a plus la place de faire ses vagues.
Intervenant 2
C'est ça. Du coup, il arrête complètement de traiter les détails.
Intervenant 1
Ah ouais, radical.
Intervenant 2
Très. Il découpe l'image en une immense grille et il applique brutalement une seule et unique couleur moyenne à des blocs entiers de pixels.
Intervenant 1
Ah, c'est ça la fameuse mosaïque de gros pavés uniformes qu'on voit parfois. Ça détruit toutes les nuances subtiles d'un visage ou d'un ciel par exemple.
Intervenant 2
Exactement. La mathématique capitule complètement devant le manque de place dans la boîte aux lettres, pour reprendre ton image du début. C'est fou. C'est l'illustration parfaite de la limite de nos modèles, en fait. On ne peut pas réduire indéfiniment la complexité du réel en une toute petite poignée de données sans que l'image finale n'en garde des stigmates. Bien sûr. Le compromis entre le poids du fichier et la fidélité visuelle finit toujours par heurter un vrai mur mathématique.
Intervenant 1
Ouais, ce qui amène une réflexion assez vertigineuse sur notre rapport à l'image finalement. La taille et la finition des dalles grandissent très souvent bien plus vite que la capacité de nos réseaux à transporter toutes ces informations.
Intervenant 2
C'est une vraie course-poursuite.
Intervenant 1
Totalement. Et puisqu'on ne peut plus compresser davantage sans détruire l'œuvre avec ses blocs et ses auréoles, il faut peut-être imaginer un vrai changement de paradigme.
Intervenant 2
C'est-à-dire ?
Intervenant 1
Demain, les algorithmes cesseront probablement d'essayer de compresser une image complète. On pourrait très bien envisager l'envoi d'un simple croquis ultraligé. Et
Intervenant 2
laisser le reste au récepteur ?
Intervenant 1
Exactement, en laissant une intelligence artificielle à la réception deviner et inventer de toutes pièces les millions de pixels manquants pour créer l'illusion d'une image parfaite.
Intervenant 2
Une image générée plutôt que transmise. C'est fascinant. Ça donne matière à réflexion et de quoi regarder son téléviseur d'un tout autre œil.
Intervenant 1
Merci pour l'écoute. À très vite pour une nouvelle plongée mathématique.
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