L’illusion d’optique des images estropié: quel est l’effet d’aliasing

Alexis Tremblay
Alexis Tremblay

Voyez-vous cette raison symétrique un peu florale au centre de l’image de couverture? Voici cette raison en fait dans cette image n’est pas là. Essayez de zommare l’image et vous le verrez disparaître! C’est un Effet d’alias, Que dans certains contextes, nous pourrions appeler l’effet problème. Visuellement, c’est un Image des images En raison de la difficulté de certaines images d’avoir le retour un motif complexe, qui génère une série d’artefacts visuels bizarres, à la fois sur les photos et dans les vidéos, où nous voyons Tournez les roues au contraire.

Ce phénomène qui ne concerne pas seulement les images statiques, mais aussi sur les sons et les images en mouvement: tout le monde aura vu une voiture passer et aura l’impression que les roues se retournent au contraire, c’est aussi un effet d’aliasing.

Quel est l’effet de aliasing: l’exemple du son

Pour bien comprendre ce qu’il est commode de commencer le cas le plus simple du point de vue mathématique ou celui de son: En fait, il peut arriver que dans un enregistrement ou dans une transmission audio, des bruits ou des sons étrangères à l’audio d’origine soient ressentis. En simplifiant beaucoup, un son peut être représenté mathématiquement comme un sinusoïde (ou plus de sinusoïdes combinés), ou une courbe avec de nombreuses vagues (comme celle de la figure): différents sons correspondent à différentes vagues.

Deux vagues différentes

Ce problème est né quand un son, Pour être reproduit, il vient numérisé. Les dispositifs d’acquisition, en fait, ne capturent pas tout le son en un seul coup, mais prélèvent des échantillons à des intervalles réguliers. C’est CSeules certaines pièces ont été enregistréestant qu’ils sont assez denses pour sembler dans l’ensemble une excellente reproduction du son dans son ensemble.
Dans notre exemple, par conséquent, un appareil ne verrait pas l’onde rouge de la figure comme une ligne continue mais comme de nombreux points, comme dans la figure ci-dessous.

Une sinusoïde échantillonnée avec des intervalles d'échantillonnage fréquents

Dans ce cas, la forme suggérée par les points de la figure rappelle beaucoup celle de l’onde d’origine, et le son numérisé correspondant sera assez fidèle à l’original. Mais les choses peuvent changer radicalement Si les intervalles d’échantillonnage sont trop grands: Dans l’exemple ci-dessous de la courbe sonore enregistrée, qui se livre à la tendance des échantillons prélevés – les points noirs – il est très différent de celui du son d’origine.

Onde et onde d'origine résultant d'un échantillonnage à des intervalles trop rayonnants

Dans ce cas, en écoutant le son enregistré, nous entendrions un son différent de l’original: un véritable effet d’aliasing!

Comment éviter l’effet de aliasing dans les images

Pourimage En tant que couverture, la situation est analogue, l’image a été faite pour être clairement visible sur un très grand écran, au moins 4 fois supérieur à un moniteur d’ordinateur portable normal. Il contient donc beaucoup de détails Ils vont perdu Lorsque nous le regardons via l’écran d’un téléphone mobile, ou via un moniteur normal d’un ordinateur: si l’écran est trop petit par rapport à l’image d’origine, en fait, il se révèle être une réplique faite sur un petit nombre d’échantillons. Ici, par conséquent, que, en raison de l’effet, les éléments graphiques ne peuvent pas apparaître dans l’image d’origine, tout comme s’est produit avec la vague vue ci-dessus.

À celui-ci se demande s’il existe un moyen de Évitez l’effet de aliasage. La réponse est oui, le Théorème d’échantillonnage de Shannon-Nyquist qui, sans aller trop détail, nous dit Combien d’échantillons vous devez préleveret à quel point ils doivent être proches, afin que le contenu numérisé puisse être reproduit de la manière la plus fidèle possible à l’original en fonction de l’utilisation que nous devons faire.

Pourquoi les roues ou les hélices semblent-ils activer le contraire?

Mais qu’est-ce que tout cela a à voir avec ce qui se passe lorsque nous en regardons un tournure de rotation Et Il nous semble au contraire? Nous ne pouvons pas percevoir tout le mouvement de la roue, c’est un peu comme si Nos yeux ont échantillonné celui qu’ils voient instantanément en instant: Si d’un instant à l’autre, la roue a parcouru presque une rotation complète, mais elle ne l’a pas terminée, il nous semble que cela a tourné un peu en arrière, au lieu de l’avant, donnant l’impression d’une rotation au contraire, comme expliqué dans l’image ci-dessous.

Voyons 5 cadres d'une roue qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre: si nous prenons le premier et le dernier, et imaginez fermer les yeux dans la période intermédiaire, la roue semble avoir tourné le contraire

Il peut être vu dans l’exemple dans vidéo Ci-dessous dans lequel une roue tourne d’abord lentement, puis toujours plus rapide, mais à un certain point, il nous semble qu’il tourne le contraire ou qui oscille d’avant en arrière. Cet exemple particulier d’effet d’alias prend le nom de Effet de roue de wagontraduisible en italien avec l’effet de la roue du char!

https://www.youtube.com/watch?v=8BPOJDQEXZ4