Contraste

Exemple de contraste faible.

Le contraste (lat. contra "contre" et stare "voir") est une propriété intrinsèque d'une image qui désigne et quantifie la différence entre les parties claires et foncées d'une image (elle différencie les couleurs claires des couleurs foncées). On parle également communément de brillance, qui elle en revanche n'admet pas de définition technique.

Définition

Le contraste est un caractère distinctif de la répartition lumineuse d'une image ou entre deux points d'une image (ou "pixels" en photographie numérique). La gamme dynamique (également contour dynamique ou dynamique) décrit la différence d'intensité entre les points clairs et sombres d'une image. Dans le cas général, le contraste est lié à la résolution par la fonction de transfert de modulation.

Il ne faut pas confondre le contraste avec la résolution d'un système optique qui est la distance minimale observable entre deux points proches. Nous verrons néanmoins que le contraste sert à caractériser la capacité de résolution d'un système optique. En effet, à cause du phénomène de diffraction, l'image d'un point n'est pas un point mais une tache. Il s'ensuit que lorsque deux points sont très proches, les taches se recouvrent et le contraste diminue.

La loi de Weber-Fechner définit le contraste C_w comme :
$C_\text{w}=\frac{L - L_\text{fond}}{L_\text{fond}}$

L et L_fond désignent respectivement la luminance de l'objet et du fond directement aux abords de l'objet. Ce contraste mesure la perception que l'on a d'un objet de luminance L placé sur un fond de luminance L_fond.

Le contraste de Michelson C_m (compris entre 0 et 1) est défini comme :
$C_m=\frac{L_{max}-L_{min}}{L_{max}+L_{min}}=\frac{I_\text{max}-I_\text{min}}{I_\text{max}+I_\text{min}}$

Où L désigne la luminance et I l'intensité lumineuse. Cette seconde définition est la même que celle qui définit l'indice de modulation d'un signal modulé en amplitude.

Alors que l'œil humain distingue naturellement relativement bien les gammes de contraste importants (l'intensité n'est pas perçue linéairement, mais de manière logarithmique), nous avons des difficultés à percevoir les limites ternes.

Représentation des images

Contraste augmenté : les silhouettes sont plus discernables

Image originale

Contraste faible (réduit artificiellement) : l'image est terne

Pour la photographie argentique, c'est le film support qui détermine le niveau de contraste, tandis que pour la photographie numérique, c'est l'efficacité du convertisseur analogique-numérique. Les nouveaux appareil numériques tentent d'étendre la gamme dynamique en utilisant des convertisseurs non linéaires (de la même manière que l'œil humain). Un paramètre important de la gamme dynamique est la sensibilité ISO sélectionné : une sensibilité ISO accrue conduit en général à un haut niveau de contraste. l'ouverture du diaphragme et le temps de pause peuvent seulement décaler la gamme dynamique, sans améliorer le contraste.

Une gamme dynamique augmentée se caractérise par des zones d'image claires encore plus claires, et des zones sombres encore plus sombres que dans l'image originale. L'image semble alors contrastée (le contraire de "terne"), mais fournit alors moins de détails à observer, c'est-à-dire que dans les zones sombres (ombre) comme dans les zones claires (pleine lumière) les motifs sont moins visibles (voir dégradé de tonalité). S'il n'est pas possible de restituer l'ensemble des couleurs pour une image de haut contraste, il est souvent préférable d'utiliser un éclairage modéré, car les parties saturées peuvent mal être restaurées, tandis que les zones sombres peuvent la plupart du temps être sauvées a posteriori par un traitement d'image approprié.

Pour post-traitement numérique des images, une large gamme dynamique est cependant toujours préférable, car s'il est facile de la réduire par la suite, on ne peut la réaugmenter que de manière limitée.

Une manière de jouer sur le contraste de photos numériques est de prendre des clichés à grande gamme dynamique, qui permettent d'être traités au moyen d'un logiciel HDR.

Mesure du contraste

Pour qualifier un élément optique (objectif, par exemple) d'un instrument, on trace, expérimentalement ou par le calcul la fonction de transfert de modulation (FTM), courbe donnant le contraste en fonction de la fréquence spatiale des zones de blanc et de noir d'une mire périodique. Cette FTM est le module de la fonction de transfert optique (FTO).

En photographie on le définit le contraste comme la différence entre la densité la plus forte et la plus faible d'une image. Le contrôle du contraste est un élément important de la pratique photographique. Le contraste final de l'image dépend à la fois du sujet, de la nature et du traitement du négatif et du positif.

En imagerie médicale on parle de la différence de luminance entre deux objets. Donc plus un objet (caillot, tumeur, corps étranger) est en contraste avec le reste de l'organe, plus sa présence est facile à diagnostiquer.

Voir aussi

• Imagerie à grande gamme dynamique