dither

Le dithering est une technique permettant de représenter des couleurs ou des tons qu'un écran ou une imprimante ne peut pas produire physiquement. En déposant un motif précis de points dans des couleurs que le système peut produire, il trompe l'œil humain en mélangeant ces points et en percevant une nuance intermédiaire. Cela est particulièrement important dans les environnements contraints : les premiers écrans d'ordinateur limités à 256 couleurs, les imprimantes thermiques qui ne peuvent que marquer ou non le papier, ou les panneaux de commande industriels avec des matrices de LED monochromes.

Les algorithmes de dithering les plus courants dispersent l'erreur de quantification d'un pixel sur les pixels voisins non traités, plutôt que de simplement arrondir chaque pixel à la couleur disponible la plus proche. Le dithering de Floyd-Steinberg, développé en 1976, distribue l'erreur selon un motif pondéré à droite et en dessous du pixel actuel. Le dithering ordonné utilise une matrice de seuil fixe (matrice de Bayer) appliquée uniformément sur l'image ; il est plus rapide et plus prévisible mais produit souvent des artefacts de damier visibles. Le dithering par seuil, la forme la plus simple, applique un seul seuil : si une valeur de pixel dépasse le seuil, marquez-la ; sinon, laissez-la vide.

Importance dans le travail industriel

Les applications industrielles s'appuient sur le dithering partout où la sortie est binaire ou sévèrement limitée. Les imprimantes d'étiquettes thermiques utilisent le dithering pour rendre des images photographiques sous forme de motifs de points imprimés et non imprimés. Les télécopieurs appliquaient historiquement le dithering pour convertir l'entrée de caméra en niveaux de gris en images de ligne noir et blanc pour la transmission. Les imprimantes matricielles utilisaient le dithering pour créer l'illusion d'un ton continu sur plusieurs passes avec différents motifs de broches. Les systèmes de vision industrielle et les caméras d'inspection optique utilisent souvent le dithering lors de la conversion de données de capteurs analogiques continues en commandes numériques discrètes ou en états d'affichage.

Le coût du dithering est la complexité et le temps de traitement. Un balayage raster brut arrondit simplement chaque valeur de pixel à la sortie disponible la plus proche ; le dithering nécessite une mémoire supplémentaire pour contenir les tampons d'erreur et des calculs supplémentaires par pixel. Dans les systèmes en temps réel fonctionnant sur du matériel embarqué, le dithering ordonné l'emporte car les tables de consultation remplacent le calcul. Inversement, la préparation d'images hors ligne, comme la préparation d'œuvres d'art pour des masques de sérigraphie ou des plaques de transfert thermique, peut se permettre le coût de meilleurs algorithmes.

Le terme provient du sens musical : une légère et rapide variation de hauteur. Les premiers ingénieurs du son ont entendu un mélange perceptuel similaire lorsque des signaux faibles étaient ditherés avec du bruit pour éviter la distorsion de quantification dans l'audio numérique. Le sens du traitement d'image a adopté le nom parce que le même principe s'applique : le bruit et l'imperfection délibérée créent une sortie perçue plus lisse qu'un arrondi grossier.