Analyse de photos numériques: mythes et réalités

Pourquoi je m'intéresse au sujet.

L'origine de mon intérêt est d'ordre personnel et professionnel : je suis un passionné d'images de synthèse depuis les années 80 (les films Star Trek sorti en 1980, Tron en 1982). Au début des années 90 j'ai commencé à m'intéresser en profondeur au sujet. Avec l'arrivée des machines suffisamment rapides, réaliser soi-même des images photo-réalistes devenait envisageable. J'ai développé un petit moteur de lancé de rayon pour expérimenter des algorithmes de génération de textures et "bump mapping" 3D, des modèles d'éclairement plus réalistes que la décomposition traditionnelle en diffus/spéculaire/phong, etc. C'était un petit projet personnel strictement à but éducatif. Je me suis aperçu rapidement que le principal obstacle est le modeleur 3D. Réaliser une scène suffisamment détaillée pour être crédible est un travail difficile, hors de portée si l'on n'a pas un véritable modeleur professionnel. C'est l'intérêt pour ces techniques qui m'a poussé à choisir de commencer mon parcours professionnel par travailler dans une start-up dans le domaine de la CAO/FAO/IAO. J'ai continué à suivre les progrès (la radiosité par exemple) de loin, c'était il y a plus de 10 ans. Je ne suis plus un expert en images de synthèse, les logiciels ont beaucoup évolué depuis.

Jusqu'à il y encore peu de temps, j'étais persuadé de pouvoir toujours reconnaitre une image de synthèse. C'est de plus en plus difficile. Récemment, en bricolant avec mon appareil photo numérique, j'ai beaucoup appris aussi bien au niveau informatique (formats et traitements) qu'au niveau technique (optique et matériel) et je me suis penché sur les prétendues photos d'OVNIs de près, apparues récemment. On croyait les photos d'OVNIs tôle & boulons en voie de disparition avec l'épidémie d'orbes, rods et autres blurfos, mais ils refont quelques apparitions sympathiques de temps en temps. Aaaah, c'est du bel OVNI ça, en inox massif digne de Billy Meier. Nostalgie quand tu nous tiens.

Je suis très orienté technique et analyse. L'aspect sociologique et psychologique de l'ufologie est essentiel, mais je ne suis pas qualifié pour en parler. Cependant, depuis que je me suis (re)plongé dans l'ufologie il y a moins de deux ans j'ai beaucoup plus appris sur la psychologie humaine que sur quoi que ce soit d'autre.

Même si vous connaissez déjà les principaux points dont je vais vous entretenir, j'ai voulu faire une liste aussi complète que possible de ce que j'ai appris sur :
- les erreurs d'analyse, très courantes, sur des choses très simples,
- les techniques d'analyse (à prendre avec des pincettes, en tout cas celles que je commence à explorer).

Il me reste beaucoup à apprendre, je suis un autodidacte débutant en analyse photographique (contrairement à certains d'entre vous, alors n'hésitez pas à suggérer des pistes).

Malgré mes recherches, et le nombre croissant de rapports avec photos disponibles, je n'ai trouvé aucune photo numérique nette, d'origine (je ne compte pas les images clairement passées par Photoshop ou un autre éditeur), qui ne soit pas une méprise vraisemblable, un objet minuscule impossible à identifier ou bien explicable par une petite maquette, un ballon, un cerf-volant ou un enjoliveur lancé comme un frisbee.

Voilà une bonne raison de rester sceptique.

Que penses-tu, si tu en penses qqch, de la photo dite "petit rechain" ? (vague Belge)

Ah la photo culte du Petit-Rechain. Considérée par beaucoup comme une icône, la meilleure jamais faite...

J'en pense qu'elle est extrêmement bizarre. Un peu trop. La forme des lumières jaunes ne correspond pas avec un flou de bougé malgré une certaine cohérence locale. L'image ne colle pas avec le témoignage. Je ne suis pas convaincu avec l'affirmation que ça ne peut pas être une exposition multiple. Il doit y avoir moyen tout simple de bloquer la pellicule (ruban adhésif sur les roues dentées?) pour éviter le décalage obtenu à coup sûr en rembobinant manuellement. Mais je n'ai pas testé et je ne suis pas calé sur le sujet des images argentiques. Pour le halo, Jere___ a suggéré des explications dans le fil qui y est consacré et j'y ai un peu participé aussi.

Quelques idées recues à propos des images numériques, avec ou sans OVNIs.

Il n'y a pas de preuve par l'image. On ne peut pas prouver qu'une image est réelle, mais on peut prouver qu'elle est truquée. Il faut cependant être très prudent, et éviter les jugements hâtifs. Si je m'intéresse aux images d'OVNIs, ce n'est pas parce que j'ai la naïveté de penser qu'elles sont des indices plus solides que les témoignages. Mais les rapports forment un tout, et les photos en sont un élément important et objectif. J'ai un a-priori très favorable quand l'image est apparemment d'origine, c'est rare et ça prouve au moins que le photographe est sur de lui, et ne craint pas l'analyse des experts. Une image réduite, au contraire, permet de cacher les défauts (fils de suspension, trucage numérique).

La plupart des fichiers d'images sont au format JPEG. Le format contient un grand nombre de paramètres extrêmement variables et souvent caractéristiques d'une marque et d'un modèle d'APN. Pour peu que l'on dispose d'un fichier prétendument d'origine, non retouché, est-il possible de vérifier s'il a été trafiqué ? La réponse est plus compliquée que l'on croit généralement.

Voici une liste non exhaustive d’idées fausses mais tenaces. Je ne rentre pas dans les cas de méprises courantes qui feront l'objet d'un sujet dans le forum idoine.

1. La possibilités de trucages par logiciels divers

a) « Avec les progrès de l'imagerie de synthèse, il n'est plus possible de discerner un objet réel d'une image de synthèse CGI. »

C'est de plus en plus vrai, mais pas pas tout à fait, dans la plupart des cas. Premièrement, cela représente un travail important, peu ou pas récompensé. On cherche toujours à qui profite la sortie coordonnée d'images de drones californiens. Il y a quelques suspects tout de même. Mais les drones sont une exception, les images de synthèse sont rares, car il est plus facile de faire une vraie photo d'une maquette suspendue ou lancée, qui trompera les experts, ou d'un reflet dans une vitre.

Pour illuster, j'adore cette vidéo :
Michael Shermer on How to Fake UFO Photographs

b) « Il est facile de truquer les images, de nos jours, par photomontage avec Photoshop ou un autre logiciel. »

Bien que l'insertion d'un objet extrait d'une autre image par copier-coller ou une construction simple d'objet flou soit à la portée du premier venu, l'opération i) laisse des traces et ii) ne produit pas facilement des images crédibles.

i) Le format particulier du JPEG d'origine n'est respecté par aucun logiciel d'édition d'image.

ii) Les ombres, les couleurs, les reflets, la double compression, la qualité du bruit numérique, etc. sont sujets à analyse.
Exemple : Ce sont les ombres manquantes, à mon avis, qui sont le principal défaut des images de drones californiens.

2. Ce que l'on peut conclure à partir des métadonnées

a) « Il n'y a pas de métadonnées EXIF donc c'est un faux. »

Le manque de données EXIF ne prouve pas qu'une image est truquée. De nombreux programmes suppriment totalement les métadonnées. Les images ont souvent été recadrées, tournées ou éclaircies par un programme comme Paintshop Pro ou MS Paint.

b) « Il suffit de regarder les méta-informations (EXIF) pour savoir si une image est éditée ou pas. »

Bien que la plupart des logiciels laissent leur signature dans les métadonnées (software : Adobe Photoshop ...), ce n'est pas le cas général. Les traces d'édition n'existent pas forcément, ou peuvent être supprimées avec d'autres logiciels. Certains programmes ne modifient pas les données EXIF, XnView par exemple. Il suffit de modifier l'image dans un éditeur quelconque, la copier dans XnView par dessus l'original et c'est gagné. Il existe aussi de nombreux programmes permettant de modifier tous les paramètres EXIF, et même d'importer le contenu EXIF complet depuis une autre image.

c) « Il y a des outils d'extraction de méta données qui permettent de dire si un JPEG est d'origine ou pas. »

Le plus connu est JPEGSnoop (gratuit). Mais on ne peut pas se fier à sa conclusion (probablement édité/d’origine). La base de données de signatures est insuffisante, et ne couvre pas l'ensemble des caractéristiques d'un format particulier à un APN donné.
Mon approche est de comparer les métadonnées brutes extraite avec JPEGSnoop ou mes propres outils l'ensemble des paramètres du fichier JPEG avec une autre image du même appareil. On en trouve sur de nombreux sites, ainsi que les fiches techniques de l'APN, qui peuvent servir à vérifier les valeurs des données EXIF (taille d'image, ouverture, temps d'exposition, etc.).

Quelques sites bien fournis pour chercher des exemples d'images d'origine:
http://www.digicamreview.com
http://www.dcviews.com
http://www.dpreview.com
http://www.flickr.com

d) « Un fichier JPEG truqué avec des métadonnées EXIF cohérentes insérées ou modifiées à postériori ne peut être différencié d'un fichier d'origine. »

Il y a de nombreux autres paramètres dans un fichier JPEG, particuliers à une marque et un modèle d'APN. La structure d'encapsulation est variable (ordre et manière d'enregistrer les éléments, que ce soit dans la structure EXIF ou les autres) et son contenu aussi. On peut citer entre autres : les matrices de quantisation, les tables de compression d'Huffman, les paramètres de subsampling (subdivision?). Aucun programme d'édition ne permet de sauvegarder l'image exactement avec le même format que celui d'une image d'origine arbitraire. Il y a cependant des modèles d'APN pour lesquels c'est plus facile à faire manuellement que pour d'autres. Il est aussi possible de modifier une bibliothèque existante comme celle de l'IJG pour développe son propre générateur de fichiers JPEG mimant un sous-format particulier. C'est faisable mais assez délicat à réaliser, même pour un informaticien chevronné. Ca représente quelques jours de travail. J'ai essayé pour me rendre compte de la difficulté. Je pourrais en parler beaucoup plus en détail mais ça n'intéresse probablement personne.

Des méta-données incohérentes permettent de conclure à un faux. Mais en l'absence de problèmes, les informations qui en sont extraites permettent de mieux comprendre l'image, la cause d'un flou de mouvement, d'une surexposition, parfois de déterminer un majorant ou minorant de la distance à partir de la profondeur de champ.

3. L'interprétation des artefacts optiques et numériques

a) « Il y a des vaguelettes et autres artefacts autour de l'OVNI, ça prouve que la photo est truquée ou que l’OVNI utilise une technologie anti-gravité (insérer jargon à la Star-Trek ici). »

Il est vrai que la recompression JPEG d'une image augmente les défauts visibles surtout autour des zones à fort contraste. Cela peut mettre en évidence une zone de plus mauvaise qualité, et prouver le trucage. Mais souvent, selon les réglages de l'APN, et par défaut sur certains téléphones portables, la qualité laisse à désirer. La compression JPEG est parfois trop forte.

Exemple : ATS/MUFON San Diego, Californie 10 janvier 2009.
http://mufoncms.com/cgi-bin/manage_sighting_reports.pl?mode=view_long_desc&id=15156&rnd=355311233264471
http://www.abovetopsecret.com/forum/thread436855/pg1
(mes commentaires en page 2)
C'est considéré comme un hoax à cause de ça ici:
http://www.ufodigest.com/news/0209/san-miguel.php
Je ne dis pas que ce n'est pas un hoax, mais ce n'est pas la bonne raison.

b) « En augmentant très fortement le contraste par des filtres, on met en évidence un cadre très net autour de l'OVNI. Il y a donc été copié/collé depuis une autre image, et la couleur du fond (le ciel, typiquement) ne correspond pas. »

Cet argument est très courant. Il est même avancé par certains "experts" dont l'incompétence est à peine croyable. Il ne vaut rien quand le cadre ainsi mis en évidence est positionné exactement sur des coordonnées multiples de 8. La compression JPEG découpe l'image en carrés 8x8 et il est normal de voir une différence nette entre un carré ne contenant que du ciel et un carré adjacent contenant une partie de l'OVNI.

Exemple : Tepic, Mexique, enquête du MUFON

c) « Une aura claire entoure les parties sombres se détachant sur un fond clair. Ce n'est pas naturel. Le découpage du contour a mal été fait dans Photoshop. »

Bien qu'un découpage mal délimité d'un objet se détachant sur un ciel plus clair dans l'original que dans la copie puisse être à l'origine de ce contour lumineux autour des objets sombres se détachant sur un ciel clair, la cause la plus courant est simplement le filtre de contraste (similaire à un unsharp mask (= masque flou) dans Photoshop) appliqué à l'image par le processeur de l'APN. Tous les APN à ma connaissance appliquent cette opération. Cela augmente la visibilité des petits détails et des contours, mais produit un aspect peu naturel à l'échelle des pixels : des marches d'escalier sur les contours et des lumières autours des objets ayant un contour fortement contrasté. Les appareils Canon Powershot, par exemple, permettent de régler l'intensité de ce filtre (3 niveaux), mais pas de le supprimer entièrement. Les images RAW, elles, ne sont pas filtrées.

Exemple : Alagamar, Brésil, 26 novembre 2006.

d) « En zoomant 10x on distingue des détails / structures / lettres. »

Zoomer au delà d'un facteur 1 ou 2 ne sert à rien. Il faut se méfier des algos d’amélioration d’images floues (à ondelettes ou autres) qui prétendent améliorer la visibilité des détails. Ils introduisent tous des effets non désirés. On ne peut pas extraire d’information d’un seul pixel. Les images zoomées à l'excès et contrastées au delà du raisonnable ont parfois servi à "prouver" l'existence de structures diverses. Le filtre de de-floutage ultime à la Blade Runner n'existe pas. Quelques filtres commerciaux pour Photoshop promettent monts et merveilles, mais se révèlent assez décevants.

Dans tous les cas, pour déterminer s’il s’agit d’un artéfact d'image normal ou pas, comparer avec d'autres zones similaires de la même image, ou d'autres images du même modèle d'APN, dans des conditions similaires et avec le même niveau de compression.

4. L'importance sous-estimée du fichiers d'origine

On lit souvent : « Ceci est une image d'origine, elle n'a pas été modifiée, seulement tournée ou éclaircie un peu dans Adobe Lightroom / ACDSee / etc. Cela n'impacte que les couleurs. »

L'utilisation très répandue de programmes de retouche et amélioration d'images fait que les témoins fournissent souvent pour analyse des fichiers réenregistrés sans se rendre compte qu'ils ont été modifiés. Certains logiciels Adobe ou autres, parfois fournis avec l'appareil sont lancés automatiquement à la connexion (USB) de l'APN sur l'ordinateur. Ils proposent de retoucher plus ou moins automatiquement le contraste, les couleurs, de faire des rotations, recadrages, redimensionnements, etc. Tous les programmes de retouche et d'édition enregistrent l'image en modifiant le type de compression, ce qui rend impossible la comparaison avec le format d'origine. Il y a aussi une perte inévitable de qualité dû à la recompression. C'est aussi le cas de certains sites d’hébergement d'images, qui les réduisent pour gagner de la place. Par exemple, Picasa.
Il est essentiel pour des analyses "forensics" (intraduisible?) précises, comme pour une enquête policière, de ne pas toucher au fichier, et de l'extraire directement de l'APN. Une simple copie du fichier, tel quel, suffit. C'est possible avec tous les modèles d'APN à ma connaissance, donc pas d'excuse possible.

Exemple : on m'a envoyé des fichiers pour analyse, qui étaient prétendument d'origine mais ne l'étaient manifestement pas. Cela m’a permis d'exposer la supercherie, dans un cas, ou bien le témoin invoque l'excuse pas vraiment recevable que ça s'est fait tout seul, qu'il n'est pas responsable.

Techniques diverses

De nombreuses techniques d'analyse existent, mais peu sont fiables à 100%. A employer avec discernement donc. Le bon sens et l'expérience priment sur les technique pointue mais peu fiable. Si cela intéresse les membres, je peux développer et fournir des exemples et références.

Quelques techniques, pèle-mèle :

Analyse du bruit numérique (et détection de redimensionnement par la même occasion)
Analyse du "grain" visuellement ou par transformation de Fourier. Le bruit (et les pixels morts) est caractéristique d'un appareil donné. D’une image à l’autre il ne doit pas y avoir de différence notable dans des conditions comparables.
Exemple : drones californiens.

Position et couleur des ombres
Incohérences entre ombres de l'OVNI et du reste de l'image.
Exemple : drones californiens.

Position et couleurs des reflets
Comparaison avec la position des objets connus. Permet de déterminer la distance et la donc la taille de l'objet, compatible (ou non) avec une suspension par un fil sur des objets proches.
Exemple : les photos de Tepic au Mexique.

Analyse de l'espace des couleurs (Visualisation 3D du "colorspace" ou filtres de projection des couleurs dans des directions privilégiées de cet espace)
On peut déterminer qu'une partie de l'image se détache nettement du reste par ses couleurs, même si ce n'est pas évident à l'œil nu.

Analyse de la couleur par rapport à la diffusion atmosphérique
La diffusion dite de Rayleigh, permet de déterminer à peu près sur une échelle logarithmique, comparativement aux autres éléments du décor, la distance d'un objet lointain.
Exemple : images de Billy Meier, OVNI de Chambley lors d'un rassemblement de Montgolfières.

Détection des zones copiées par le pinceau à cloner (clone-stamp tool)
Permet de mettre en évidence des zones effacées ou dupliquées.

Analyse du niveau de compression (Error Level Analysis)
C’est une technique simple qui marche bien dans certains cas. Elle permet de détecter des zones d'image issues de copier/coller d'une autre image JPEG ayant une compression de niveau différent.

Détection de la double quantisation JPEG (Double Quantization Effect)
Analyse statistique des coefficients DCT pour détecter les images re-compressées, ou identifier la zone de l'image qui a subi un nombre de compression différent du reste.

Détection des blocs de compression JPEG (Block Artifact Grid)
Détection de la grille 8x8 de compression provenant d'une autre image JPEG.