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Le mot ≪ Wikipedia ≫ rendu en utilisant la technique ClearType et agrandi quatre fois. Ce mot a ete dessine avec la
police
Times New Roman 12 pt.
ClearType
est une technique de
rendu souspixel
mise au point par
Microsoft
. Elle est utilisee pour approcher les courbes et les lignes sur les ecrans a alignement de couleurs fixes
[
1
]
.
Les ecrans dont la conception materielle impose une position fixe aux pixels comme les ecrans plats modernes peuvent subir d'importantes deformations de
crenelage
qui se manifestent par des traits denteles lorsqu'on affiche des petits elements a forts contrastes comme du texte. ClearType utilise une technique d'
anticrenelage
au niveau du sous-pixel afin de fortement reduire les defauts perceptibles (les
artefacts
) lors de l'affichage de textes et fait apparaitre des caracteres plus ≪ lisses ≫ et plus lisibles.
Bien que les details de la mise en œuvre precise de ClearType appartiennent a Microsoft, les principes sur lesquels ClearType est fonde sont anciens et bien connus car ils ont deja ete utilises sur d'autres systemes d'affichage, comme les ordinateurs a televiseur
NTSC
des
annees 1970
.
Comme la plupart des autres types de rendu subpixellaire, ClearType implique un compromis ou l'on sacrifie un aspect de la qualite de l'image (sa couleur ou sa
chrominance
) en faveur d'un autre (sombre ou eclaire, sa
luminance
). Ce compromis ameliore l'apparence du texte car, lorsqu'on lit un texte en noir et blanc, la luminance est plus importante que la chrominance. Ce compromis fonctionne, car il exploite certaines particularites de notre vision.
ClearType n'opere que sur du texte rendu tel quel par le systeme d'exploitation ou les programmes de l'utilisateur. Les autres elements graphiques (y compris du texte qui aurait deja ete transforme en trame de points) ne sont pas modifies par ClearType. Ainsi, du texte dans
Microsoft Word
s'affichera apres amelioration par ClearType, alors que du texte place dans une
image bitmap
par un programme comme
Adobe Photoshop
sera rendu sans modification. Ceci est important, car la technique ClearType est intimement liee au rendu de textes sur certains types d'ecrans d'ordinateurs. Il serait contre-productif de l'appliquer dans d'autres circonstances.
ClearType ne s'utilise pas pour imprimer du texte sur papier. En effet, la plupart des
imprimantes
utilisent de tres fins points (on dit que leur definition est tres haute) de telle sorte que le crenelage ne pose jamais de probleme. D'autre part ces imprimantes ne possedent pas les sous-pixels fixes et adressables dont ClearType a besoin.
Les fichiers informatiques qui contiennent du texte ne sont pas affectes par ClearType, puisque ClearType n'opere que lorsqu'on rend le texte sur un ecran d'ordinateur.
Generalement, l'ordinateur considere l'ecran comme une matrice de pixels (ou points de trame) rectangulaires indivisibles, chacun de ceux-ci a une intensite et une couleur definies par le melange des trois couleurs fondamentales : rouge, vert et bleu. Toutefois, au niveau du materiel, chaque pixel est souvent represente par trois sous-pixels adjacents mais independants, chacun de ces sous-pixels affiche une couleur fondamentale differente. Sur un reel ecran d'ordinateur, chaque pixel est compose de pixels rouge, vert et bleu separes. Si on observe un ecran plat sous une
loupe
, les pixels pourraient apparaitre de la facon suivante :
Dans l'illustration ci-dessus, l'on trouve 9 pixels et 27 sous-pixels.
Si l'ordinateur qui commande l'affichage connait la position exacte et la couleur de tous les sous-pixels (luminophores) de l'ecran, il peut utiliser cette information pour ameliorer la nettete apparente des images a l'ecran dans certains cas. Si chaque pixel contient en realite trois luminophores rectangulaires, rouge, vert et bleu dans cet ordre constant, alors il est possible de rendre des elements plus petits qu'un pixel en n'allumant qu'un ou deux de ces sous-pixels. Ainsi, si une diagonale d'une largeur inferieure a un pixel complet doit etre affichee, il est possible de le faire en n'activant que les sous-pixels que la ligne touche vraiment. Si la ligne passe par la portion a gauche du pixel, seul le sous-pixel rouge est allume, si la ligne passe par la portion a droite du pixel, on n'allume que le sous-pixel bleu. Ceci triple dans les faits la nettete de l'image a des distances normales d'observation ; l'inconvenient etant que la ligne resultante fera apparaitre une bordure coloree (par moments elle apparaitra verte, a d'autres rouge ou bleue) generalement non perceptible, cependant certaines personnes peuvent etre plus sensible a ce defaut qui peut parfois devenir genant.
1) Ligne diagonale sur un ecran en noir et blanc 2)
Anticrenelage
par niveaux de gris. 3) Identique au 1 mais sur un ecran en couleurs. 4) Rendu avec la commande directe de chaque pixel de couleur. 5) Version plus petite de 1-4. 6) Droites d'un pixel avec et sans anticrenelage.
ClearType utilise cette methode pour ameliorer la nettete du texte. Quand les elements d'un caractere d'une police est plus petit qu'un pixel complet, ClearType n'active que les sous-pixels appropries afin de suivre au plus pres le contour du caractere. Le texte rendu a l'aide de ClearType a une apparence plus ≪ lisse ≫ et plus lisible qu'un texte qui est rendu sans ClearType, pour autant que la disposition des pixels corresponde exactement a ce a quoi ClearType s'attend.
L'image suivante correspond a un agrandissement (4 ×) du mot Wikipedia rendu avec ClearType. Le mot avait ete affiche a l'aide d'une police
Times New Roman
de 12 pt.
Dans cet agrandissement, il devient evident que, bien que la nettete globale du texte semble meilleure, des franges de couleurs apparaissent. A grandeur normale (1 ×), toutefois, la nettete est bien perceptible alors que les franges de couleurs ne le sont plus.
Un examen extremement rapproche de l'affichage revele (a) un texte dessine sans ClearType et (b) texte dessine avec ClearType. Remarquez la modification dans l'intensite des sous-pixels que l'on utilise afin d'ameliorer la definition efficace quand ClearType est active ; sans ClearType tous les pixels sont completement actives ou desactives.
a) Texte dessine sans ClearType b) Texte dessine avec ClearType
Dans les faits, ClearType resout les problemes de franges colorees en bordure en distribuant leur impact sur les pixels voisins : si un trait inferieur au pixel passe plus pres d'une bordure rouge, en compense le defaut de colorimetrie en augmentant le bleu et le vert sur le pixel immediatement voisin. Cela se fait par un second filtrage semblable au traitement d'anticrenelage. Les matrices d'anticrenelage utilisees portent donc sur 9 sous-pixels, et non seulement 3. On peut dans ClearType ajuster le taux de "partage" de cette seconde passe de lissage. En effet, cette passe diminue la nettete de contraste obtenue par la premiere passe, mais au profit d'une colorimetrie mieux respectee, et c'est l'utilisateur qui doit faire ce reglage en fonction de sa propre vision des couleurs : on doit utiliser le reglage de ce seuil (qui determine les facteurs utilises dans la matrice 9×9 de lissage) qui offre le meilleur compromis entre la disparition des franges colorees et la nettete des contrastes.
ClearType et d'autres techniques semblables ne fonctionnent que parce que la vision humaine est plus sensible aux variations d'intensite qu'aux variations de couleur. L'œil humain percoit environ trois fois mieux les contrastes d'intensite que les contrastes de couleur. C'est pourquoi, quand ClearType sacrifie la precision chromatique pour ameliorer la nettete, le contraste entre le sombre et le clair, l'effet general ? pour l'œil humain ? est une amelioration.
ClearType et des techniques semblables d'autres fabricants necessitent des ecrans dont les pixels et sous-pixels sont a une position fixe et connue. C'est le cas des ecrans plats pour lesquels la position des pixels est fixe de par la conception meme de l'ecran. La quasi-totalite des ecrans plats sont composes d'une matrice (ou trame) parfaitement rectangulaire de pixels, chacun comprenant trois sous-pixels rectangulaires correspondant aux couleurs fondamentales, dans l'ordre habituel rouge, vert et bleu. ClearType fait cette hypothese lorsqu'il affiche un texte.
De plus, il suppose que les largeurs relatives des trois sous-pixels sont egales, ce qui peut ne pas etre le cas puisque la colorimetrie pourrait etre nettement amelioree en tenant compte des caracteristiques d'emission des luminophores : la disposition (1/3, 1/3, 1/3) n'est pas optimale avec les luminophores standardises actuels, et d'autres pigments offrant des spectres mieux separes et couvrant une etendue chromatique plus importante pourraient etre utilises, a condition de ne pas conserver l'obligation d'egalite de surface des trois luminophores, a pas de masque egal.
En effet, l'œil etant tres sensible au vert, il n'est pas necessaire de lui accorder autant de surface, et on pourrait aussi bien creer des ecrans a disposition geometrique differente adaptee a cette colorimetrie. Les ecrans actuels offrent une faible precision des couleurs dans les jaunes, ocres et bruns, car la surface d'emission accordee au rouge est sous-represente. De meme la precision des bleus (pour afficher des ciels tres nuances par exemple) est insuffisante car le bleu est aussi insuffisamment represente. Cela influe sur les couleurs naturelles (feuillages).
Enfin, il n'est pas exclu qu'a l'avenir plus de trois luminophores soient utilises. Pour obtenir un affichage des couleurs de qualite photographique ou semblable au moins a ce que l'on peut obtenir par des techniques d'impression en quadrichromie ou polychromie. Dans tous ces cas, la technique ClearType ne fonctionnera plus du tout, et la seule solution sera non pas de truquer artificiellement la resolution horizontale, mais bien d'augmenter la resolution globale en pixels complets (aussi bien horizontalement que verticalement).
Deja actuellement, ClearType ne fonctionne pas avec des ecrans plats pour des affichages dont la definition differe de la definition ≪ naturelle ≫ (ou
native
), puisque seule la definition naturelle correspond exactement aux positions reelles des pixels sur l'ecran.
Si un ecran ne possede pas des pixels qui correspondent au type de pixels que ClearType requiert, il se pourrait que le texte affiche avec ClearType soit moins visible que s'il etait rendu sans ClearType.
Certains ecrans plats disposent les sous-pixels dans un ordre particulier, par exemple dans un ordre des couleurs different, ou orientes differemment (trois bandes horizontales ou l'inverse). Il faut alors regler manuellement ClearType (voir ci-dessous). En pratique, parmi les 6 dispositions possibles des 3 luminophores, celles-ci sont equivalentes a 2 dispositions, soit RVB soit BVR, et ce reglage reste simple a effectuer, et il est rare aujourd'hui de trouver des ecrans plats dont les luminophores sont ordonnes
a l'envers
(puisqu'il suffirait de tourner la dalle de 180 degres pour avoir l'ordre normal, ce type de disposition ne peut s'expliquer que par la position de leur connectique physique lors du montage de la dalle, alors qu'on peut aussi facilement modifier le circuit de balayage pour que celui-ci s'effectue dans l'autre sens si cette connectique pose probleme ; de fait les ecrans de type BVR n'existent que par des contraintes de montage et d'une adaptation rapide a l'aide de dalles provenant d'autres sources de fabrication ou la position de la connectique n'a pas pu etre modifiee).
De meme, le rendu a l'aide de ClearType sur des ecrans dont les pixels n'ont pas de position fixe, comme les ecrans cathodiques, peut empirer plutot que de s'ameliorer.
En outre, quand les images sont preparees afin de ne pas etre tributaires d'un ecran particulier (a savoir, quand on les prepare pour la distribution et non pour son affichage sur l'ordinateur sur lequel elles ont ete preparees), il faudrait desactiver ClearType si le texte rendu fait partie d'une image. Ainsi, les cliches d'ecran devraient-ils toujours etre prepares apres avoir desactive ClearType. Les programmes d'edition d'images, comme PhotoShop d'Adobe ou
Paint Shop Pro
de Corel, court-circuitent ClearType quand ils dessinent du texte directement pour cette raison.
Les versions les plus recentes de Windows de Microsoft ne permettaient que d'activer ou de desactiver ClearType. Toutefois, il existe d'autres parametres que l'on peut regler grace a un outil pour Windows XP offert gratuitement par Microsoft sur son site. Pour plus de details, consulter ≪
(en)
ClearType Tuner PowerToy
≫ de Microsoft.
Ce programme comprend un assistant de reglage et un mode pour expert qui ajustent les memes parametres, l'un visuellement, l'autre par selection directe.
- ClearType active/desactive
- Structure RVB ou BVR des sous-pixels ; BVR est rare, la valeur implicite RVB fonctionne donc tres bien sur la plupart des ecrans. Si l'ecran dispose d'un pilote specifique et n'utilise pas le pilote generique, ce reglage par l'utilisateur n'est pas necessaire).
- Orientation horizontale ou verticale (sous Windows CE, et avec les pilotes de certains ecrans pivotables sur Windows XP ; sous Windows Vista, ce reglage par l'utilisateur n'est normalement pas necessaire, le moniteur fournit son orientation a Windows via son pilote, de meme que ce pilote doit fournir son modele colorimetrique s'il differe du modele sRGB standard).
- Contraste (en fait il s'agit surtout d'ajuster le taux de distribution de la correction chromatique sur les pixels voisins, contre les franges colorees qui apparaissent si on n'utilise que les sous-pixels).
Etant donne que ClearType utilise la disposition physique des pigments rouge, vert et bleu des ecrans a cristaux liquides (ECL, ou
LCD
en anglais), il est tributaire de l'orientation de l'affichage.
ClearType sous
Windows XP
ne prend actuellement en charge que les structures subpixellaires RVB et BVR. Les affichages pivotes ou les sous-pixels sont disposes verticalement plutot que horizontalement ne sont pas pris en charge actuellement. Utiliser ClearType sur ce type d'ecran peut en fait reduire la qualite de l'affichage.
La meilleure solution pour les utilisateurs qui utilisent des ecrans a cristaux liquides pivotables (tablette PC ou ecran sur socle pivotable) est d'utiliser une methode d'anticrenelage habituelle ou de desactiver completement le lissage des polices (ou il faudra attendre que ClearType permette de regler aussi l'orientation horizontale ou verticale des sous-pixels, afin qu'il ameliore cette fois la resolution verticale plutot que la resolution horizontale, quand l'ecran est pivote de plus ou moins 90 degres, et que les pilotes d'affichage fournissent l'orientation du moniteur, et que ClearType s'adapte instantanement).
Les structures subpixellaires verticales sont pleinement prises en charge par l'edition Windows XP pour tablettes PC et dans la version Vista de Windows (appelees ≪ anticrenelage suivant l'axe Y ≫ dans la rubrique sur la Windows Presentation Foundation, le nouveau composant de base de l'affichage Windows). La documentation destinee aux programmeurs de
Windows CE
declare que ClearType est pris en charge pour les ecrans pivotables de cette plate-forme. Aucune information n'est encore disponible sur le portage de ce support ameliore dans un futur
Service Pack
pour Windows XP, mais il est possible que certains fournisseurs d'ecrans pivotables l'installe en complement de leur pilote de base.
Les structures subpixellaires verticales sont egalement prises en charge par
FreeType
(utilise par les interfaces
KDE
et
GNOME
de
Linux
). Dans ce cas-ci, les variantes verticales empilees des structures subpixellaires se nomment vRVB et vBVR (les deux sont necessaires car la rotation de 90 degres peut souvent se faire dans un sens ou dans l'autre).
L'avenir de ClearType passe plutot par un systeme complet comprenant aussi la gestion de la colorimetrie et l'adaptation possible a des geometries subpixellaires differentes et a des modeles de couleur a plus de trois composantes de base (ce que permettrait les techniques numeriques actuelles sans avoir a changer la connectique numerique utilisee, par exemple
DVI
ou
HDMI
). Mais il manque encore un modele permettant de specifier la nature des signaux, les modeles normalises actuels etant tous a trois composantes, les autres n'etant pas calibres suivant une norme internationale. Mais si les ecrans voient leur resolution native augmenter significativement, ClearType ne sera meme plus necessaire.
Aux Etats-Unis, Microsoft revendique un certain nombre de brevets sur cette technologie. L'affiliation en octobre 2018 de Microsoft a l'
Open invention network
rend desormais possible l'usage de cette technologie par les distributions GNU/Linux sans accord specifique
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