Dix-huit ans après ses débuts, G’MIC, cadriciel libre pour le traitement des images numériques, franchit une étape importante avec la sortie d'une nouvelle version majeure, numérotée 4.0, la version de la maturité !

L'occasion, comme chaque année, de faire le point sur les évolutions récentes de ce projet, depuis notre dernière dépêche publiée en août 2025.

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Sommaire

• 1. G’MIC : Un cadriciel libre pour l'image numérique
• 2. Nouveaux filtres du greffon G'MIC-Qt
  • 2.1. Filtre « Rendering / Pixel Stretch »
  • 2.2. Filtre « Rendering / Gradients [Poles] »
  • 2.3. Filtre « Artistic / Marker Drawing »
  • 2.4. Filtre « Deformations / Heightfield Warp »
  • 2.5. Filtre « Degradations / Offset Stripes »
  • 2.6. Filtre « Colors / Transfer Colors [Multi] »
• 3. Nouveautés et améliorations du cœur du logiciel et de sa bibliothèque standard
• 4. Nouveau dépôt de codes sources: gmic-interactive-demos
  • 4.1. The SteamFace Machine
  • 4.2. Virtual Artist
  • 4.3. GREYC Warp
• 5 G'MIC et le code créatif
  • 5.1. Codes créatifs courts
  • 5.2. Continuation de la série « G'MIC Adventures »
• 6. Autres nouvelles liées au projet
• 7. Conclusion

1. G’MIC : Un cadriciel libre pour l'image numérique

Le projet G'MIC (GREYC's Magic for Image Computing) est né en juillet 2008, et a grandi au sein de l'équipe IMAGE du laboratoire GREYC de Caen (Unité Mixte de Recherche placée sous la triple tutelle du CNRS, de l'ENSICAEN et de l'Université de Caen).

Sa vocation : offrir un cadriciel libre, ouvert et extensible pour la manipulation, le traitement et la création d'images numériques. Pour ce faire, il s'appuie sur les fonctionnalités de la bibliothèque libre C++ de traitement d'images CImg, développée depuis 1999 d'abord au sein de l'INRIA, puis de l'équipe IMAGE du GREYC (également par votre serviteur).

Au cœur du projet se trouve un interpréteur de langage de script dédié, le « langage G'MIC », spécialement conçu pour prototyper rapidement de nouveaux algorithmes de traitement d'images, et les enchaîner au sein de pipelines (ou filtres) personnalisés. Autour de ce noyau viennent se greffer plusieurs interfaces, donnant à l'utilisateur accès à des centaines d'opérateurs de traitement d'images prédéfinis, comme par exemple l'outil en ligne de commande gmic ; le service Web G'MIC Online ; et le greffon G'MIC-Qt, qu'il est possible d'intégrer dans plusieurs logiciels de création et d'édition d'images, tels que GIMP, Krita, digiKam, Paint.net, Adobe Photoshop ou Affinity Photo. C'est aujourd'hui ce greffon qui est l'interface du projet la plus utilisée, avec plus de 1200 téléchargements quotidiens, en progression depuis un an. Il propose plus de 640 filtres variés pour triturer vos images et enrichir les possibilités des logiciels de retouche, et semble particulièrement apprécié des artistes numériques.

Cette version majeure 4.0 marque un tournant dans la vie du projet : la syntaxe du langage G'MIC, le code de l'interpréteur et des algorithmes de traitement d'images associés sont maintenant éprouvés. Nous souhaitons donc ralentir un peu le rythme des nouvelles releases et de l'ajout de nouvelles fonctionnalités, pour nous concentrer sur la stabilité, la robustesse, et les performances du cadriciel.

Fig. 1.1. Aperçu de quelques-unes des interfaces proposées par le projet G'MIC : Greffon G'MIC-Qt pour GIMP (en haut à gauche), Outil CLI gmic (en haut à droite), Service web G'MIC Online (en bas).

2. Nouveaux filtres du greffon G'MIC-Qt

Côté greffon G'MIC-Qt, l'essentiel des nouveautés se concentre sur l'apparition de nouveaux filtres de traitement d'images. La version 4.0 porte leur nombre à 644, tous accessibles directement depuis l'interface graphique. Je liste ci-dessous les derniers filtres ajoutés.

2.1. Filtre « Rendering / Pixel Stretch »

Le filtre « Rendering / Pixel Stretch » permet de sélectionner une « bande de pixels », et la duplique dans l'image en lui faisant suivre une trajectoire personnalisable, définie par deux courbes splines (une pour chaque bord de la bande).

Fig. 2.1.1. Le filtre « Rendering / Pixel Stretch » tel qu'il apparait dans le greffon G'MIC-Qt.

Fig. 2.1.2. Exemple de rendu du filtre « Rendering / Pixel Stretch », ici avec deux traînées de pixels ajoutées par le filtre.

Cet effet donne l'impression que l'image a été étirée localement, un peu comme une pâte élastique. Il peut servir à suggèrer ou styliser un mouvement dans une image, comme sur l'exemple ci-dessous (extrait de la vidéo tutorielle que Miguel Pineau a spécialement dédiée à ce filtre).
On peut également imaginer son utilisation pour du Glitch art ou de la création de textures abstraites.

Fig. 2.1.3. Le filtre « Rendering / Pixel Stretch » appliqué pour styliser le mouvement d'une danseuse (Crédits : Miguel Pineau).

2.2. Filtre « Rendering / Gradients [Poles] »

Toujours dans cette section « Rendering », notons l'arrivée de « Rendering / Gradients [Poles] », un filtre générant des dégradés de couleurs en interpolant spatialement des points-clés colorés, dont les positions et les couleurs sont laissées au choix de l'utilisateur. Ici, l'interpolation fait usage des fonctions de base radiale qui produisent des dégradés de couleurs lisses et harmonieux. L'utilisateur a également le choix de l'espace de couleurs dans lequel l'interpolation s'effectue. L'animation ci-dessous illustre le fonctionnement de ce filtre au sein du greffon.

Fig. 2.2.1. Le filtre « Rendering / Gradient [Poles] » crée des gradients spatiaux de couleurs possiblement complexes, à partir de quelques points de contrôle.

2.3. Filtre « Artistic / Marker Drawing »

Passons maintenant au filtre « Artistic / Marker Drawing », qui comme son nom l'indique, essaye de redessiner une image d'entrée sous la forme de traits de stylos feutres colorés. L'algorithme sous-jacent trace effectivement des splines colorées aléatoires sur une feuille blanche, le long des contours des structures géométriques présentes dans l'image à reproduire.

Fig. 2.3.1. Le filtre « Artistic / Marker Drawing » redessine une image en simulant l'utilisation de stylos feutres colorés.

Les nombreux paramètres réglables de ce filtre permettent d'obtenir des rendus potentiellement variés, plus ou moins abstraits, comme l'illustre la figure comparative suivante :

Fig. 2.3.2. Trois types de rendus du filtre « Artistic / Marker Drawing », utilisant trois jeux de paramètres différents.

2.4. Filtre « Deformations / Heightfield Warp »

Changeons maintenant de thématique avec le filtre « Deformations / Heightfield Warp » qui crée un effet 3D, en déformant une image d'entrée comme si elle était plaquée sur une carte d'élévation (définie de manière paramétrique). Un effet d'éclairage additionnel, de type ombrage de Phong, peut être activé pour accentuer davantage l'effet de volume 3D produit par ce filtre.

Fig. 2.4.1. Le filtre « Deformations / Heightfield Warp », tel qu'il apparait dans le greffon G'MIC-Qt, ici avec une élévation correspondant à une demi-sphère bombée vers la caméra.

Ce filtre est particulièrement flexible : il laisse la possibilité à l'utilisateur de définir explicitement des formules mathématiques personnalisées pour les cartes d'élévations. Les mathématiciens en herbe peuvent ainsi laisser libre cours à leur imagination pour déformer leurs images !

Fig. 2.4.2. Application de trois formules personnalisés de cartes d'élévations 3D, avec le filtre « Deformations / Heightfield Warp ».

2.5. Filtre « Degradations / Offset Stripes »

Les amateurs de Glitch art pourront être séduits par le nouveau filtre « Degradations / Offset Stripes », qui crée un effet de décalage de bandes d'images, horizontales et/ou verticales, avec des amplitudes de décalage aléatoires.

Fig. 2.5.1. Le filtre « Degradations / Offset Stripes » applique des décalages aléatoires sur des bandes d'images horizontales et/ou verticales.

Ce principe de base est tout simple, mais là encore, les nombreux paramètres du filtre donnent accès à des décalages décorrélés sur chaque canal, pour des espaces couleurs variés, en pouvant itérer ces décalages aléatoires, et autorisent ainsi une grande variété de dégradations d'images de type « Glitch », comme illustré sur la figure ci-dessous.

Fig. 2.5.2. Résultats de différents jeux de paramètres du filtre « Degradations / Offset Stripes », appliqués sur une même image de portrait.

2.6. Filtre « Colors / Transfer Colors [Multi] »

Et pour terminer ce résumé des nouveaux filtres du greffon G'MIC-Qt, j'ai gardé le plus intéressant pour la fin : le filtre « Colors / Transfer Colors [Multi] » est un nouveau filtre de transfert de couleurs entre deux images.

Le transfert de couleur consiste à appliquer une transformation couleur à une image « Source », en prenant comme référence une deuxième image (image dite de « Style ») dont on veut reproduire le style ou l'ambiance colorimétrique, et ceci bien sûr en préservant autant que possible les structures importantes (contours, objets, contenu sémantique) présentes dans l'image « Source » d'origine.

Fig. 2.6.1. Principe du transfert de couleur entre images: une image « _Source » (à gauche) est modifiée (à droite) de telle façon qu'elle « emprunte » les couleurs d'une image de « Style » (au centre)._

D'un point de vue algorithmique, il y a de nombreuses façons d'aborder ce type de transfert. Le filtre « Colors / Transfer Colors [Multi] », comme son nom le suggère, implémente trois méthodes différentes pour ce faire : une méthode ACP ; une méthode de transfert d'histogrammes ; et enfin une méthode variationnelle. Pour utiliser ce filtre dans le greffon G'MIC-Qt, il suffit de l'appeler sur une image contenant deux calques superposés : un calque contenant l'image « Source » à modifier, et un calque avec l'image « Style » contenant les couleurs de référence à transférer.

Fig. 2.6.2. Le filtre « Colors / Transfer Colors [Multi] » tel qu'il se présente dans le greffon G'MIC-Qt.

L'algorithme variationnel de transfert de couleur implémenté dans ce filtre est une production totalement originale : il est le fruit d'une collaboration de recherche entre deux membres de l'équipe IMAGE du laboratoire GREYC de Caen (D. Tschumperlé et J. Rabin), et d'une professeure du laboratoire de mathématiques LMI de l'INSA de Rouen (C. Le Guyader).

Bref, un algorithme 100 % normand, qui fonctionne forcément « vachement 🐄 bien » 😉, et que vous ne trouverez nulle part ailleurs !
On remercie chaleureusement la Fédération Normande de Recherche en Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication (NormaSTIC) pour son aide financière qui a accéléré la mise en contact et le démarrage de cette collaboration fructueuse !

Notre méthode a plusieurs caractéristiques propres permettant de calculer des transferts de couleurs souvent pertinents, et de bonne qualité comparativement à ses concurrentes, et ce, de manière rapide et complètement automatique. La figure ci-dessous illustre des exemples de transferts de couleurs qu'il est possible d'obtenir pour une même image « Source », en choisissant des images de « Style » différentes (et en laissant les paramètres par défaut du filtre).

Fig. 2.6.3. Exemples de transferts de couleurs réalisés par le filtre « Colors / Transfer Colors [Multi] » sur une même image « Source », avec plusieurs images « Style » différentes.

La technique que nous proposons autorise également un mode « semi-supervisé » qui permet à l'utilisateur de forcer certaines correspondances de couleurs, et donc de « guider » l'algorithme pour calculer une solution de transfert plus contrainte et personnalisée.
Les deux exemples ci-dessous illustrent ce mode de contrôle de manière assez parlante :

Fig. 2.6.4. Guidage de l'algorithme de transfert de couleurs par mise en correspondance forcée de couleurs (Perruche → Mésange).

Ici, les plumes vertes du corps de la perruche (a) sont perceptuellement plus proches de la couleur jaune du corps de la mésange (b), et c'est donc cette mise en correspondance qui est réalisée par défaut par l'algorithme de transfert (résultat (c)). En explicitant des correspondances de couleurs souhaitées (liens symbolisés entre les images (a) et (b)), on peut modifier ce comportement et contraindre le transfert à assigner la couleur bleue de la mésange aux plumes de la perruche (résultat (d)).

Fig. 2.6.5. Guidage de l'algorithme de transfert de couleurs par mise en correspondance forcée de couleurs (Coccinelle → Formule 1).

Dans ce deuxième exemple, on note que la couleur rouge de la Coccinelle (a) se retrouve ailleurs dans l'image « Style » de la Formule 1 (b) : au bord de la route, sur les coquelicots… L'algorithme décide donc naturellement de conserver cette couleur quasiment telle quelle lors du transfert automatique (résultat (c)). Forcer des correspondances de couleurs explicites permet de guider l'algorithme pour lui faire changer la couleur de la Coccinelle en vert (résultat (d)).

Vous l'aurez compris, ce filtre représente l'aboutissement d'un travail de recherche de longue haleine en algorithmique du traitement d'images. Pour des chercheurs comme nous, il est réjouissant d'être arrivé au bout du processus complet : élaborer un nouvel algorithme complexe sur un bout de papier, le développer, l'implémenter, le peaufiner, en obtenir des résultats encourageants, le peaufiner encore et encore, en écrire une description détaillée dans un article scientifique (en cours de finalisation), l'intégrer proprement et le rendre utilisable par tout un chacun dans un logiciel libre, en sachant qu'il pourra être testé et utilisé potentiellement des milliers de fois !

Notons que ce n'est pas la première fois qu'une méthode de traitement d'images développée au sein de notre laboratoire de recherche se retrouve valorisée dans G'MIC. Cette page recense plusieurs publications scientifiques décrivant des algorithmes élaborés au sein de l'équipe IMAGE du GREYC, et qui sont accessibles comme filtres du greffon G'MIC-Qt.

3. Nouveautés et améliorations du cœur du logiciel et de sa bibliothèque standard

Comme évoqué précédemment, le terme G'MIC peut faire référence au langage de script du même nom. Ce langage est doté de son propre interpréteur et de sa bibliothèque standard de fonctions. Il est utilisé pour implémenter tous les filtres et opérateurs de traitement d'images mis à disposition des utilisateurs des différentes interfaces du projet.

Durant l'année écoulée, un grand nombre de petites améliorations ont été implémentées conjointement sur ce langage et sa bibliothèque standard.
En réalité, l'ensemble de ces contributions représente même la majorité du travail de développement réalisé, et en même temps ce sont des choses qu'il est difficile de valoriser dans une dépêche grand public : elles concernent principalement des points très précis et techniques du projet, comme par exemple des optimisations du parsing ou des algorithmes, du nettoyage de code, de nouvelles fonctions ou options pour l'évaluateur d'expressions mathématiques, etc.
Ce sont bien sûr des ajouts utiles pour les développeurs de nouveaux filtres dans ce langage, mais il est difficile de les mettre en valeur de manière réellement plaisante.

J'ai donc pris le parti de lister ci-dessous uniquement les quelques nouveautés facilement « illustrables » :

• La nouvelle commande random_patches réalise un rendu procédural d'images carrées contenant des formes géométriques et des textures synthétiques aléatoires. À quoi cela peut-il bien servir, me direz-vous ? Eh bien par exemple, à générer des ensembles d'images pour l'entrainement de réseaux de neurones convolutionnels, pour des tâches de débruitage et de super-résolution (ces réseaux sont ceux utilisés par les commandes denoise_cnn et scale2x_cnn).

Fig. 3.1. La commande random_patches synthétise des images carrées contenant des formes géométriques et des textures aléatoires.

Ces images sont en réalité suffisamment complexes pour qu'un réseau de neurones puisse apprendre des filtres convolutionnels pertinents pour l'analyse semi-locale de la géométrie des structures présentes dans des images plus naturelles. Ces filtres appris peuvent ensuite être utilisés dans des tâches de débruitage ou de super-résolution, qui sont des problèmes très géométriques et qui ne nécessitent pas vraiment une analyse sémantique du contenu des images. Utiliser ces données synthétiques pour entrainer des réseaux simples est donc largement suffisant pour ce type d'applications. D'une part, cela évite de stocker de grandes bases d'images volumineuses lors de l'entrainement (les images synthétiques étant générées à la volée). Et d'autre part, on évite automatiquement d'enfreindre le copyright éventuel des images présentes dans les ensembles d'apprentissage prédéfinis (dont la provenance n'est pas toujours clairement citée, avouons-le).

• La nouvelle commande shape_hilbert génère, comme son nom l'indique, une image de la courbe de Hilbert (en 2D).

Fig. 3.2. La commande shape_hilbert trace une courbe de Hilbert dans une image, commande illustrée ici avec des niveaux croissants de récursions.

• La nouvelle commande pca calcule une analyse en composantes principales (ACP) d'un ensemble de vecteurs. Ce type d'analyse permet à la fois de déterminer la dimensionnalité représentative de données vectorielles, ainsi que leurs orientations principales dans l'espace. L'ACP a de nombreuses applications en traitement d'images et plus généralement en analyse de données : débruitage, compression, reconnaissance de visages, analyse de textures, recalage géométrique, etc. L'exemple ci-dessous illustre son utilisation pour déterminer l'orientation des axes principaux (dessinés en pointillés) d'une silhouette de libellule.

Fig. 3.3. La commande pca est utilisée ici pour calculer les orientations des axes principaux d'une silhouette binaire 2D.

• Les nouvelles commandes depthmap3d et normalmap3d viennent enrichir les possibilités de rendus d'objets 3D maillés de G'MIC, en synthésisant des rendus d'un objet respectivement sous la forme de cartes de profondeurs et de normales 3D.

Fig. 3.4. Les commandes depthmap3d et normalmap3d appliquées sur un modèle 3D en rotation.

• Mentionnons enfin le travail d'amélioration général ciblé sur les algorithmes d'opérations matricielles présents dans G'MIC : arrivée de la décomposition QR (avec pivot), amélioration de la précision de calcul pour l'inversion de matrices et la résolution de systèmes linéaires… Et même s'il est difficile de rendre ça visuel, je vous propose cette petite ligne de commande qui crée une matrice carrée 40×40 aléatoire, qui l'inverse et qui calcule le produit des deux pour vérifier que l'on retrouve bien la matrice identité.

$ gmic 40,40 rand -1,1 +invert +mmul name A,invA,'A*invA'

Fig. 3.5. Exemple de l'utilisation de gmic en ligne de commande pour l'inversion d'une matrice aléatoire.

Tout ceci n'est bien sûr qu'un aperçu succinct de ce qui a été réalisé sur le cœur de G'MIC cette année. Pour plus de détails techniques, la consultation des Changelog est recommandée.

4. Nouveau dépôt de codes sources: gmic-interactive-demos

En tant que membre d'un laboratoire public de recherche, j'ai l'occasion de participer ponctuellement à des évènements de vulgarisation scientifique (tels que la Fête de la science, le FÉNO, etc.), où l'on présente certaines de nos activités de recherche au grand public (en algorithmique du traitement d'images en ce qui me concerne). Pour rendre ces présentations plus attractives et ludiques, j'ai élaboré au fil des ans, différents programmes et bornes de démonstration interactifs, en me reposant sur les possibilités offertes par le langage G'MIC.

Ces applications libres (sous licence CeCILL) sont maintenant accessibles sur ce dépôt logiciel : github.com/GreycLab/gmic-interactive-demos

Elles pourront intéresser des enseignants et/ou chercheurs souhaitant illustrer différents concepts du traitement d'images à des publics de néophytes. Ces codes illustrent aussi les capacités du langage G'MIC pour la création de programmes interactifs, et ceci indépendamment du greffon G'MIC-Qt.

Pour le moment, trois démonstrateurs sont présents dans ce dépôt logiciel. Ils sont détaillés ci-dessous.

4.1. The SteamFace Machine

« The SteamFace Machine » est le démonstrateur le plus récent. Il montre le fonctionnement des réseaux de neurones convolutionnels pour la détection d'un visage dans une image, et l'analyse de caractéristiques propres à ce visage, le tout enrobé dans un style SteamPunk du plus bel effet !

Fig. 4.1.1. Écran de lancement du démonstrateur « The SteamFace Machine ».

Le flux vidéo capturé par la webcam s'affiche à l'écran, et lorsqu'un visage est placé au centre de l'image, la jauge de détection faciale s'active. En bas à droite, on peut apercevoir la sortie de différentes couches intermédiaires du réseau de neurones réalisant la détection (classifieur binaire avec une architecture de type LeNet-5).

Fig. 4.1.2. Détection du visage par un réseau de neurones convolutionnel dans le démonstrateur « _The SteamFace Machine »._

Une fois la détection opérée, un deuxième réseau est inféré pour en extraire différentes caractéristiques faciales : genre, âge, type de cheveux, port de lunettes ou de chapeau, taille du nez…

Fig. 4.1.3. Analyse de quelques caractéristiques liées au visage détecté.

C'est une manière visuellement amusante de présenter le fonctionnement de classifieurs neuronaux au grand public, leurs capacités mais aussi leurs limites et les biais inhérents aux bases d'apprentissage utilisées pour les entrainer (dans le cas de ce démonstrateur, la base CelebA, qui contient des images assez éloignées de celles que l'on acquiert via la webcam dans un environnement non-contrôlé tel qu'un parc des expositions).

Mentionnons également la belle contribution de notre cher collègue Philippe Bernard, du service Administration système et réseaux du GREYC, qui a réalisé une borne physique de démonstration intégrant « The SteamFace Machine », facilement transportable à des évènements de médiation scientifique !

Fig. 4.1.4. Vidéo de démonstration de la borne « The SteamFace Machine » quand elle était en cours d'élaboration.

4.2. Virtual Artist

« Virtual Artist » est un deuxième démonstrateur interactif, qui cherche à illustrer le principe du « transfert de style » entre deux images.
Nous avons précédemment évoqué le transfert de couleurs (en section 2.6). Le transfert de style en est une extension naturelle : au lieu de transférer uniquement les couleurs, on cherche à transférer tout le style graphique d'une image « Style » vers l'image « Source ».
C'est bien sûr un problème autrement plus complexe, et les méthodes les plus performantes du domaine utilisent généralement de gros réseaux de neurones.

« Virtual Artist » n'a pas la prétention d'être à la pointe de l'état de l'art : c'est avant tout un démonstrateur pédagogique pour expliquer le principe général du transfert de style en traitement d'images. L'utilisateur peut jouer avec différentes images de « Source » et de « Style » prédéfinies. La figure ci-dessous illustre quelques-uns des écrans principaux de l'application.

Fig. 4.2.1. L'application « Virtual Artist » illustre le principe du transfert de style entre deux images.

Ce démonstrateur a été utilisé de nombreuses fois sur une grande table tactile, dans des évènements grand public, et fait toujours son petit effet !

Fig. 4.2.2. L'application « Virtual Artist » utilisée comme démonstrateur, ici au Festival de l'Excellence Normande (FÉNO) en 2021.

4.3. GREYC Warp

« GREYC Warp », le dernier démonstrateur de ce nouveau dépôt logiciel, implémente un miroir déformant interactif. L'utilisateur voit en direct le flux de la webcam et peut créer, déplacer ou supprimer des points clés qui définissent une déformation appliquée en temps réel. Une dizaine de transformations pré-définies sont également proposées.

Fig. 4.3.1. L'application « GREYC Warp » vous laisse déformer le flux vidéo de votre webcam, de manière interactive, et non sans humour !

Pour avoir testé ce démonstrateur en situation réelle lors d'expositions, ça fait beaucoup rire les enfants (mais pas les plus jeunes qui pensent que ça reflète vraiment l'apparence de leur tête et qui peuvent se mettre à pleurer). Une application toute simple mais néanmoins amusante !

5 G'MIC et le code créatif

Ces quelques démonstrateurs esquissent déjà l'image d'un langage G'MIC adapté au code créatif, qui consiste, selon Wikipedia, à « utiliser la programmation informatique comme un moyen d'expression artistique (visuel, musical, littéraire, interactif, performatif…) à part entière ».

5.1. Codes créatifs courts

En tant qu'ancien demomaker, le code créatif est forcément un domaine qui me tient à cœur, et j'écris et partage régulièrement des scripts courts sur le forum de G'MIC pour expérimenter de nouvelles idées d'effets graphiques, ou en reproduire certains sur lesquels je suis tombé et que je trouve captivants.
Quelques-uns de ces effets récents sont décrits ci-dessous, avec à chaque fois, un accès vers le code source correspondant (script .gmic).

• Agrégation limitée par diffusion tournoyante : Cet effet est une variante de l'agrégation limitée par diffusion, implémentant un système de particules en mouvement qui sont stoppées dès lors qu'elles rencontrent une masse d'éléments plus anciens, déjà immobiles. On ajoute à tout ça une rotation, un zoom inverse, une palette de couleurs, et le tour est joué ! Le code source de cet effet atteint difficilement les 36 lignes, commentaires inclus !

Fig. 5.1.1. L'effet animé « Agrégation limitée par diffusion tournoyante », rendu par G'MIC.

• Courbe de Hilbert néon : Cette animation stylise le dessin d'une courbe de Hilbert par un tracé incrémental faisant songer à un néon. Ici, le code source est beaucoup plus conséquent (52 lignes 😉).

Fig. 5.1.2. L'effet animé « Courbe de Hilbert néon », rendu par G'MIC.

• Morphing de formes : Ici, deux silhouettes se transforment l'une vers l'autre via un morphing continu. On utilise des edgels pour l'extraction et la paramétrisation du contour des deux silhouettes à transformer. Le code source de cet effet revient à un nombre de lignes de code quand même plus raisonnable que précédemment (36 lignes).

Fig. 5.1.3. L'effet animé « Morphing de formes », rendu par G'MIC.

• Tunnel 3D : Celui-ci est l'un de mes préférés. C'est certes un effet ultra-classique dans le monde de la scène démo, mais le rendu est sympa. Et avec ses 68 lignes, le code source pour générer cette animation de 256 frames (qui cyclent parfaitement) reste dans les limites du raisonnable !

Fig. 5.1.4. L'effet animé « Tunnel 3D », rendu par G'MIC.

• One-liner géométrique : Le langage G'MIC, grâce à sa syntaxe délibérément concise, est un candidat idéal pour la création de one-liners. Une section entière de la documentation de référence est d'ailleurs dédiée à quelques one-liners amusants. Étant tombé par hasard sur cette belle image créée avec GeoGebra par Georg Wengler, j'ai souhaité la retranscrire en langage G'MIC sous la forme d'une unique ligne de commande affichant une animation, et voici le résultat (et heureusement qu'une ligne de code ne se limite pas à 80 caractères !)

$ gmic 12,12,256,2,"a = 1 + x; b = 1 + y; t = lerp(0,2*pi*b,z/d); cos(a/b*t)*cexp([0,t])" 12,12,1,2,"S = crop(#-1,x,y,0,c,1,1,d#0,1); S = round(45*(S - avg(S)) + 50); draw(#-1,S,x,y,0,c,1,1,d#0,1)" rm. 1200,1200,1,3,255 repeat 256 { 12,12,1,1,"repeat (16,l, X = 100*[x,y] + round(I(#0,x,y,$> + l/16,2,2)); ellipse(#-1,X,1,1,0,1,0))" rm. +rs. 600 w. rm. wait 20 } rm

Fig. 5.1.5. L'effet animé « cos(ab) », rendu par G'MIC.

L'ensemble de ces nouvelles animations se retrouve dans la section Gallery du site web de G'MIC.

5.2. Continuation de la série « G'MIC Adventures »

De temps en temps, j'essaie aussi de partager l'ensemble du processus permettant d'arriver (en partant de zéro) à un résultat de code créatif.
Et cela, rédigé sous la forme d'un petit article partagé sur le forum de G'MIC. Cette série d'articles est nommée « G'MIC Adventures ». Je l'avais évoquée dans notre dernière dépêche. Deux nouveaux épisodes de cette série sont parus depuis :

• Apprentissage d'un perceptron multi-couches pour la reproduction d'une image couleur (G'MIC Adventure #5) :

Dans ce cinquième épisode, on cherche à entrainer un réseau de neurones simple (un perceptron multi-couches) capable d'apprendre une fonction image entière , c'est-à-dire un réseau capable de prédire une couleur correcte à partir d'un vecteur de coordonnées donné en entrée. Il est particulièrement intéressant de visualiser l'image couleur que le réseau est capable de reproduire à chaque itération de son apprentissage (figure ci-dessous), et ce, jusqu'à convergence.

Fig. 5.2.1. Reconstruction itérative d'une image couleur obtenue par l'apprentissage d'un perceptron multi-couches.

• S'amuser avec l'équation d'ondes (G'MIC Adventure #6) :

Dans ce sixième épisode, on s'intéresse à l'implémentation en G'MIC de l'équation d'ondes et ses possibilités pour appliquer des effets de déformations amusants sur des images, comme l'illustre la figure suivante qui correspond au résultat obtenu à la toute fin de l'article.

Fig. 5.2.2. Application d'une équation d'ondes anisotrope pour la déformation d'une image le long de ses contours.

Les exemples présentés dans cette section montrent que G'MIC a du potentiel pour le code créatif, notamment pour l'expérimentation rapide de codes d'effets graphiques. Le fait qu'il soit utilisable en ligne de commande (via la commande gmic) en fait un allié précieux pour générer des animations ou pour modifier des lots d'images de manière automatisée.

6. Autres nouvelles liées au projet

Pour finir cette longue dépêche, voici en vrac quelques autres nouvelles notables liées au projet :

• Diffusion de G'MIC : Avec le temps, la diffusion de G'MIC s'accélère et son installation se simplifie. Notons tout d'abord que G'MIC-Qt a été parmi les premiers greffons disponibles lors de la sortie de la version majeure 3.2 de GIMP. L'installation de ce greffon est maintenant aussi largement simplifiée pour les utilisateurs de macOS, grâce au travail remarquable des empaqueteurs de MacPorts, qui en proposent une version toujours très à jour.

Nous avons également appris que G'MIC suscite l'intérêt des projets suivants :

1. Le projet G'MIC-GEGL a pour objectif d'exposer les différents filtres du greffon G'MIC-Qt directement sous forme de nœuds GEGL, qui est la bibliothèque de traitement utilisée en interne dans GIMP. Cela voudrait dire que les effets de G'MIC-Qt pourraient à terme être utilisés dans des calques d'effets non-destructifs de GIMP.
2. Le projet PhotoFlare est un nouvel éditeur d'images numériques multi-plateformes, et son développeur a annoncé y avoir intégré le greffon G'MIC-Qt afin de profiter de ses centaines de filtres proposés.
3. Le projet gmic-affinity se propose de développer un greffon en Rust pour Affinity Photo, pour exposer le greffon G'MIC-Qt aux utilisateurs. Ce dernier est normalement déjà fonctionnel pour ce logiciel, via l'API 8bf (comme le montre cette vidéo), mais malheureusement pas encore pour les utilisateurs de macOS.
4. Enfin, notons l'arrivée de G'MIC-Qt sur le Snap Store, proposant ainsi une façon alternative d'installer notre greffon pour GIMP.

• Exposé : Début mai 2026, j'ai eu l'occasion de faire un bref passage au laboratoire LRDE de l'EPITA, sympathiquement invité par Marc Espie (enseignant et l'un des développeurs du projet OpenBSD), où j'ai donné une présentation intitulée « 25 ans de développement libre pour le traitement des images numériques ». Une vidéo de cette présentation a été captée et mise sur YouTube.

7. Conclusion

Cette version 4.0 marque un jalon important pour G'MIC : dix-huit ans après la première ligne de code, le projet a montré qu'un logiciel open-source né au sein d'un laboratoire de recherche public, et aux ressources modestes, peut s'installer durablement dans le paysage du graphisme numérique libre, et continuer à innover grâce à son écosystème ouvert et extensible.

Cette dépêche a cherché a montrer la maturité et la polyvalence de G'MIC. C'est un cadriciel multi-usages dont les interfaces variées peuvent toucher des publics différents, de l'artiste numérique au bidouilleur de la ligne de commande, en passant par le chercheur en traitement d'images, à partir du moment où une image numérique entre en jeu !

C'est aussi l'occasion de rappeler que rien de tout cela n'aurait été possible sans l'écosystème bienveillant qui gravite autour du projet. Nous tenons à remercier chaleureusement nos partenaires académiques (le CNRS, l'ENSICAEN, l'Université de Caen, la direction du GREYC), ainsi que l'ensemble de la communauté (testeurs, empaqueteurs, vidéastes et utilisateurs du quotidien). Votre soutien est très apprécié.

Les idées fourmillent, l'envie de triturer des pixels est toujours aussi présente, et on espère donc pouvoir continuer à développer et valoriser ce cadriciel libre comme il se doit dans le futur.

Y aura-t-il une nouvelle dépêche l'année prochaine ? L'avenir nous le dira !

G’MIC, cadriciel libre pour le traitement des images numériques, vient de proposer une mise à jour significative, avec la sortie de sa nouvelle version 3.6.

Une bonne occasion pour nous de vous résumer les activités récentes autour de ce projet, et plus précisément, ce qu’il s’est passé depuis notre précédente dépêche, publiée il y a un peu plus d’un an (juin 2024).

N. D. A. : Cliquez sur les images pour en obtenir une version en pleine résolution, ou une vidéo correspondante lorsque les images contiennent l’icône 

Sommaire

• 1. G’MIC : Un cadriciel pour le traitement des images numériques
• 2. Les nouveautés du greffon G’MIC-Qt
  • 2.1. Hommage à Sébastien Fourey, développeur de G’MIC-Qt
  • 2.2. Améliorations générales du greffon
  • 2.3. Nouveaux filtres d’images
  • 2.4. Nouveaux effets de rendu
• 3. Améliorations du cœur du logiciel et de sa bibliothèque standard
  • 3.1. Optimisation de l’interpréteur
  • 3.2. Améliorations du moteur de rendu 3D
  • 3.3. Améliorations de l’évaluateur d’expressions mathématiques
  • 3.4. Amélioration des entrées-sorties
  • 3.5. Sprite Packing
• 4. Utilisation de G’MIC pour le « Creative Coding »
  • 4.1. Exemples de génération d’images
  • 4.2. La série « G’MIC Adventures ».
• 5. Ressources additionnelles
• 6. Conclusions et perspectives

1. G’MIC : Un cadriciel pour le traitement des images numériques

G’MIC (GREYC's Magic for Image Computing) est un projet libre dédié au traitement, la manipulation et la création d'images numériques. Il est développé principalement au sein de l’équipe IMAGE du laboratoire de recherche GREYC de Caen (laboratoire UMR, sous triple tutelle du CNRS, de l'ENSICAEN et de l'Université de Caen).

La base du projet repose sur un interpréteur de langage de script spécifique, le « langage G’MIC », pensé pour faciliter le prototypage rapide et l’implémentation d’algorithmes de traitement d’images. Autour de ce noyau viennent se greffer plusieurs interfaces utilisateur, qui donnent accès à des centaines d’opérateurs de traitement d’images, mais qui permettent également d’intégrer des pipelines de traitement personnalisés. G’MIC est donc conçu comme un cadriciel ouvert et extensible.

Parmi ses déclinaisons les plus utilisées, on retrouve : gmic, un outil en ligne de commande comparable et complémentaire à ImageMagick ou GraphicsMagick ; le service Web G’MIC Online ; et surtout le greffon G’MIC-Qt, intégrable dans de nombreux logiciels de création et d’édition d’images tels que GIMP, Krita, DigiKam, Paint.net, Adobe Photoshop ou Affinity Photo. Ce greffon est l’interface de G’MIC la plus populaire. Il donne aujourd’hui un accès rapide à plus de 640 filtres différents, élargissant considérablement les possibilités de filtres et d’effets offertes par ces logiciels de retouche d’images.

Fig. 1.1. Le greffon G’MIC-Qt en version 3.6, ici utilisé au sein de GIMP 2.10, avec le filtre « Paint With Brush » activé.

2. Les nouveautés du greffon G’MIC-Qt

2.1. Hommage à Sébastien Fourey, développeur de G’MIC-Qt

Avant de décrire la liste des nouveautés de cette version 3.6, nous souhaitons avant tout rendre hommage à notre collègue et ami, Sébastien Fourey, qui était maître de conférence à l’ENSICAEN et qui était le développeur principal du greffon G’MIC-Qt. Le 6 octobre 2024, Sébastien nous a quittés. Tous ceux qui le connaissaient vous le diront : Sébastien était avant tout une personne profondément humaine, généreuse et particulièrement attentive à tous ceux qui l’entouraient. Il était aussi discret et modeste qu’il était doué avec un clavier entre les mains (et c’était quelqu’un de très discret !).

Et même s’il n’a jamais voulu être mis au-devant de la scène, nous voulons ici faire une exception pour mettre en lumière son travail et le rôle majeur qu’il a eu dans le développement du projet G’MIC : c’est grâce à lui que G’MIC-Qt est aujourd’hui un greffon utilisé et apprécié par des milliers de personnes à travers le monde.

Il s’avère qu’il était un lecteur assidu de LinuxFr.org, et nous nous devions donc de lui rendre un hommage sur ce site. Sébastien nous manque profondément. Nous ferons notre possible pour que son œuvre perdure. Repose en paix, Sébastien ! Nous pensons à toi et à ta famille.

Fig. 2.1. Texte hommage à Sébastien Fourey, auteur de G’MIC-Qt, visible dans la section « About » du greffon.

2.2. Améliorations générales du greffon

Comme vous vous en doutez, le développement spécifique du greffon G’MIC-Qt a été à l’arrêt depuis octobre dernier. Néanmoins, les derniers ajouts de code réalisés sur le greffon ont rendu possible les choses suivantes :

• Son code source est désormais compatible avec l’API de plug-in de la nouvelle version majeure de GIMP (la 3.0). Cela a permis d’offrir aux utilisateurs de GIMP un greffon G’MIC-Qt fonctionnel dès la sortie de GIMP 3. Notons qu’assez peu de greffons ont proposé une mise à jour à temps (Resynthesizer, greffon populaire, étant une autre exception). On remercie donc chaleureusement Nils Philippsen et Daniel Berrangé qui ont soumis les patchs activant cette compatibilité avec GIMP 3. Nous continuons en parallèle à maintenir notre greffon pour l’ancienne version (2.10) de GIMP, qui est encore beaucoup utilisée.

• Le code de G’MIC-Qt devient également compatible avec l’API de la bibliothèque Qt6, la dernière version majeure en date de ce toolkit graphique.

• L’interface du greffon propose maintenant un outil de prévisualisation des filtres avec séparateur intégré, de manière native. Cette fonctionnalité, accessible via le raccourci clavier CTRL + SHIFT + P, permet de comparer directement l’image avant et après l’application d’un filtre, en affichant les deux versions côte à côte dans la fenêtre de prévisualisation. Cette fonctionnalité existait déjà, mais elle est dorénavant utilisable de manière plus fluide, puisqu’auparavant elle était implémentée indépendamment par chaque filtre (le séparateur de prévisualisation était en fait vu comme un paramètre du filtre, ce qui impliquait un recalcul complet du résultat du filtre même lorsque l’on souhaitait seulement déplacer le séparateur).

Fig. 2.2.1. Prévisualisation native de filtres avec séparateur intégré dans G’MIC-Qt.

La vidéo suivante montre comment cette fonctionnalité améliorée se présente dans le greffon :

Fig. 2.2.2. Prévisualisation native de filtres avec séparateur intégré dans G’MIC-Qt (vidéo).

2.3. Nouveaux filtres d’images

Les nouveautés principales du greffon G’MIC-Qt se matérialisent donc plutôt sous la forme de nouveaux filtres et effets accessibles pour les utilisateurs. À la sortie de cette version 3.6, c’est 640 filtres/effets différents qui sont proposés dans l’interface du greffon. En ce qui concerne le filtrage d’images, les dernières entrées ajoutées sont les suivantes :

• Le filtre « Déformations / Warp [RBF] » propose de déformer localement une image en définissant dans un premier temps des points d’ancrage dans la fenêtre de prévisualisation. Puis, en repositionnant ces points de contrôle, on déforme l’image de manière intuitive et interactive, directement dans la fenêtre de prévisualisation. Idéal pour réaliser des retouches rapides ou créer des caricatures amusantes !

Fig. 2.3.1. Le filtre « Deformations / Warp [RBF] » en action dans G’MIC-Qt.

La vidéo suivante montre son utilisation en pratique au sein du greffon G’MIC-Qt pour la déformation d’un visage :

Fig. 2.3.2. Le filtre « Deformations / Warp [RBF] » en action dans G’MIC-Qt (vidéo).

• Le filtre « Repair / Upscale [CNN2x] » a pour but de doubler la résolution d’une image à l’aide d’un réseau de neurones convolutifs léger (CNN), qui a été entrainé pour préserver les détails et les textures des images lors de l’agrandissement. Ce module offre une alternative simple et relativement efficace aux méthodes d’agrandissement plus classiques (en particulier celles qui sont implémentées nativement dans GIMP).

Fig. 2.3.3. Le filtre « Repair / Upscale [CNN2X] » en action dans G’MIC-Qt.

La figure suivante montre justement une comparaison des méthodes classiques d’agrandissement d’images, avec ce nouvel algorithme disponible dans G’MIC-Qt (résultat obtenu en bas à droite) :

Fig. 2.3.4. Comparaisons des méthodes d’agrandissement d’images avec notre nouvelle méthode « Upscale [CNN2X] ».

Notons que ce filtre illustre à lui seul quelques avancées récentes réalisées pour la nn_lib, qui est la petite bibliothèque interne d’apprentissage machine intégrée à G’MIC : Clipping des gradients, régularisation L2 des poids des réseaux, planificateur Cosine Annealing LR pour le taux d’apprentissage, module de Pixel Shuffling, sont quelques-unes des nouvelles fonctionnalités qui y ont été ajoutées. Cette bibliothèque de gestion de réseaux de neurones n’est pas très puissante (elle n’utilise que le calcul CPU, pas GPU), mais elle offre néanmoins la possibilité de créer des filtres intéressants basés sur des techniques d’apprentissage statistique.

• Le filtre « Degradations / VHS Filter », est un filtre créé par Hazel Stagner. Comme son nom l’indique, il cherche à recréer l’esthétique caractéristique des vieilles cassettes vidéo VHS : légères distorsions, bruit coloré, lignes parasites et saturation altérée. Ce filtre est idéal pour donner aux images un aspect rétro, évoquant le rendu des vidéos analogiques des années 80–90.

Fig. 2.3.5. Le filtre « Degradations / VHS Filter » en action.

Ce filtre génère un bruit aléatoire, donc l’appliquer plusieurs fois sur une même image donne à chaque fois un rendu différent. On peut donc ainsi synthétiser de petites animations avec un look « analogique - années 90 » du plus bel effet. Les amateurs de Glitch Art apprécieront ! (voyez l’image originale à titre de comparaison).

Fig. 2.3.6. Le filtre « Degradations / VHS Filter » appliqué plusieurs fois sur une même image, pour en faire une séquence vidéo de type VHS.

2.4. Nouveaux effets de rendu

De nouveaux effets font également leur apparition dans le greffon, non pas dans le but de modifier une image existante, mais pour créer une nouvelle image ou un motif à partir de zéro :

• Le filtre « Patterns / Organic Fibers » synthétise des textures évoquant des entrelacements de fibres organiques, en s’appuyant sur l’algorithme de simulation du Physarum polycephalum proposé par Jeff Jones en 2010, et décrit de manière remarquable sur cette page d’Etienne Jacob (allez voir, ça vaut vraiment le détour !). Nous reparlerons de cet algorithme un peu plus loin dans la dépêche (en section 4.2).

Fig. 2.4.1. Le filtre « Patterns / Organic Fibers » en action, avec deux jeux de paramètres différents.

• Le filtre « Rendering / Speech Bubble » insère une bulle de bande dessinée sur un calque d’image additionnel, avec une personnalisation possible de la forme de la bulle (rondeur, forme du pied de bulle, etc.), grâce à la présence de différents points de contrôle. Ce filtre offre un moyen rapide d’intégrer des éléments graphiques typiques de la BD dans une image quelconque, comme illustré ci-dessous avec, dans un premier temps, la vue du filtre tel qu’il se présente dans le greffon, suivi d’une vue du résultat dans GIMP où un texte a été inséré dans la dite bulle.

Fig. 2.4.2. Le filtre « Rendering / Speech Bubble » permet d’ajouter des bulles de dialogue dans vos images.

La vidéo ci-dessous présente ce filtre en action dans le greffon G’MIC-Qt sur une photographie :

Fig. 2.4.3. Le filtre « Rendering / Speech Bubble » en action dans le greffon (vidéo).

• Le filtre « Rendering / 2.5D Extrusion » simule, à partir d’une forme binaire en entrée, un effet d’extrusion 3D. Il transforme donc rapidement des silhouettes ou des masques en objets visuellement plus consistants, avec un rendu qui évoque du relief, sans devoir passer par un véritable logiciel de modélisation 3D. Les figures suivantes illustrent son utilisation : On crée tout d’abord une forme opaque sur un fond transparent (ici un texte), puis on lui applique le filtre « Rendering / 2.5D Extrusion » de G’MIC-Qt pour créer un rendu façon 3D extrudée. L’angle de rotation, la profondeur de l’extrusion, l’amplitude de l’effet perspective, ainsi que les couleurs des différentes faces sont réglables dans ce filtre.

Fig. 2.4.4. Le filtre « Rendering / 2.5D Extrusion » en action.

• Le filtre « Rendering / Fluffy Cloud » génére automatiquement de jolis nuages cotonneux dans vos images. Idéal pour créer des ciels synthétiques, du brouillard, des effets de vapeur éthérée, etc. Ce filtre a été créé par Prawnsushi, contributeur régulier de filtres G’MIC, dont certains filtres avaient été déjà présentés dans notre dépêche précédente. Voici comment ce nouveau filtre se présente lors son ouverture dans le greffon :

Fig. 2.4.5. Le filtre « Rendering / Fluffy Cloud » dans le greffon _G’MIC-Qt._

En jouant avec les différents paramètres du filtre, on peut obtenir des rendus variés et intéressants :

Fig. 2.4.6. Différents rendus de « Rendering / Fluffy Cloud » en faisant varier les paramètres du filtre.

• Le filtre « Patterns / Stripes » facilite la création de motifs à rayures simples ou complexes. Ce filtre offre de nombreux paramètres pour régler la géométrie des motifs synthétisés, en faisant varier le type de rayures (linéaires, radiales, concentriques), la taille, la couleur ainsi que l’opacité de chaque rayure indépendamment.

Fig. 2.4.7. Trois exemples de motifs à rayures générés par le filtre « Patterns / Stripes ».

• Le filtre « Patterns / Gradient [from Curve] » n’est pas à proprement parler un nouveau filtre, mais une évolution d’un filtre précédent « Patterns / Gradient [from Line] ». Cette version étendue extrait un dégradé de couleur en parcourant les pixels de l’image, non plus seulement le long d’un segment, mais le long d’une courbe spline cubique par morceau, définie avec jusqu’à 6 points de contrôle, ce qui autorise le suivi de structures très incurvées dans les images, comme l’illustre la figure suivante :

Fig. 2.4.8. Le filtre « Patterns / Gradient [from Curve] » extrait les couleurs d’une image localisées le long d’une courbe spline.

• Et pour en finir avec les nouveautés du greffon, mentionnons le filtre « Rendering / Neon Carpet », un filtre original réalisé par Claude (alias Cli345), contributeur régulier de G’MIC qui avait été interviewé en septembre dernier sur Linuxfr. Ce filtre un peu psychédélique synthétise des motifs lumineux et colorés faisant penser à des tapis fluorescents, comme illustré sur la figure ci-dessous :

Fig. 2.4.9. Le filtre « Rendering / Neon Carpet », une contribution de Cli435.

Voilà pour ce qui concerne les nouveautés spécifiques au greffon G’MIC-Qt.

3. Améliorations du cœur du logiciel et de sa bibliothèque standard

Passons maintenant à la description du travail réalisé cette année pour l’amélioration du cœur du projet, à savoir l’interpréteur G’MIC et sa bibliothèque standard d’opérateurs. Ce sont forcément des améliorations un peu moins visibles pour l’utilisateur final, mais elles sont toutes aussi importantes, car elles consolident ou améliorent des fonctionnalités qui peuvent ouvrir plus tard la porte au développement de nouveaux filtres originaux.

3.1. Optimisation de l’interpréteur

Le moteur interne de G’MIC a bénéficié d’une série d’optimisations notables. Plusieurs améliorations internes, concernant l’analyse, la détection et la concaténation de chaînes de caractères ou encore la recherche de valeurs min/max dans de grandes images (désormais parallélisée avec OpenMP), ont permis d’augmenter légèrement les performances (gain moyen d’environ 2,5% sur le temps d’exécution de scripts G’MIC). Ce n’est pas un gain spectaculaire, mais ça se prend (et après 17 ans à écrire du code pour cet interpréteur, il aurait été presque inquiétant d’obtenir un gain beaucoup plus important ! 😊).

Sous Windows, la compilation de l’interpréteur utilise désormais Clang et sa libc associée, ce qui produit des exécutables légèrement plus optimisés.

3.2. Améliorations du moteur de rendu 3D

Le moteur de rendu 3D intégré de G’MIC a également été amélioré, avec l’ajout du z-clipping pour les primitives hors champ, un calcul d’éclairage affiné, la correction du rendu de normales 3D avec le mode d’éclairage Phong, et l’ajustement des paramètres de réflexion spéculaire.

Une nouvelle commande multithreaded3d (raccourcie en mt3d) permet désormais d’activer ou désactiver le rendu 3D multi-threadé (là encore par OpenMP). Cela permet d’accélérer considérablement l’affichage de gros maillages.

Mentionnons au passage l’apparition de la commande normals3d dans la bibliothèque standard, dont le rôle est d’estimer les vecteurs normaux unitaires d’un maillage 3D, que ce soit au niveau des sommets ou des primitives. La figure suivante illustre par exemple l’utilisation de cette commande pour la visualisation de vecteurs normaux à la surface d’un tore 3D :

Fig. 3.2.1. La commande normals3d permet d’estimer les vecteurs normaux 3D aux sommets ou aux faces d’un maillage 3D.

3.3. Améliorations de l’évaluateur d’expressions mathématiques

L’évaluateur d’expressions mathématiques intégré à G’MIC est l’une des pièces maîtresses du projet (en traitement d’images, on doit souvent réaliser beaucoup de calculs…). Il continue lui aussi de s’enrichir et de gagner en efficacité.

Sans rentrer dans trop de détails techniques, notons que l’analyse syntaxique des expressions a été optimisée grâce à une première passe dédiée à la détection de certains opérateurs, afin d’accélérer leur traitement ultérieur. De nombreuses fonctions font leur apparition, parmi elles, epoch() pour convertir une date en temps Unix, frac() pour extraire la partie fractionnaire d’un nombre, ou encore wave() qui permet de générer différentes fonctions ou images périodiques (sinusoïdales, triangulaires, etc.), comme illustré sur la figure ci-dessous :

Fig. 3.3.1. La nouvelle fonction waves() permet de générer facilement des fonctions d’ondes, fonctions dont la fréquence d’apparition (hoho ! calembour de traiteur de signal !) est assez élevée dans les opérateurs de traitement d’images.

3.4. Amélioration des entrées-sorties

Quelques améliorations sont également à signaler au niveau de la gestion des entrées-sorties :

• Le format TIFF bénéficie désormais d’une sauvegarde plus rapide pour les grosses images (par exemple, les images médicales volumiques). Un choix élargi de modes de compression de sortie est également disponible pour ce format d’images.
• G’MIC prend désormais en charge de manière native la lecture et l’écriture des fichiers au format WebP (cette fonctionnalité étant activée par défaut sur les paquets binaires que l’on propose pour Linux).
• Notons enfin qu’un travail de portage du code pour l’affichage des fenêtres de G’MIC, vers la bibliothèque SDL3, a été amorcé. Cela devrait permettre à terme une meilleure compatibilité de G’MIC avec le système d’affichage natif de chaque distribution Linux (en particulier celles tournant sous Wayland).

3.5. Sprite Packing

En ce qui concerne l’évolution de la bibliothèque standard de G'MIC, la nouveauté la plus significative concerne la réécriture de la commande pack_sprites, qui implémente un algorithme d’«empaquetage» d’objets. Pour rappel, ce type d’algorithmes permet de générer des visuels composés d’ensemble d’imagettes disjointes placées de telle façon à reproduire une forme binaire (un masque) de géométrie quelconque.

Cette ré-implémentation est à la fois plus rapide et plus efficace (utilisant de meilleures heuristiques de placement), et permet d’optimiser l’agencement des imagettes à différentes échelles et orientations tout en réduisant le temps de génération. Une illustration valant mieux qu’un long discours, voici le genre d’images amusantes que cet algorithme est capable de produire facilement :

Fig. 3.5.1. Deux exemples de génération possibles utilisant la commande « pack_sprites ».

Les sprites à empaqueter peuvent être de formes quelconques, comme des lettres (image du haut de la figure précédente), des mots entiers (image du bas), etc.

Et quoi de mieux qu’un exemple concret pour montrer la facilité déconcertante 😉 d’utilisation de cette commande pack_sprites ? Le but ici est d’écrire le texte « ♥LinuxFR♥ » de telle sorte que chaque lettre soit générée comme un empaquetage d’elle-même ! (idée suffisamment saugrenue pour qu’un filtre « clé en main » réalisant ceci n’existe pas déjà !).
Le script G’MIC suivant (fichier test_pack_sprites.gmic), une fois rendu exécutable, réalise cette tâche :

#!/usr/bin/env gmic

str="\20LinuxFR\20"
repeat size(['$str']) {
  l:=['$str'][$>]
  0 text. {`$l`},0,0,${"font titanone,480"},1,1 ==. 0 channels. -3,0
  0 text. {`$l`},0,0,${"font titanone,64"},1,${"-RGB"},255
  pack_sprites.. .,5,25,3,1 remove.
}
append x to_rgb
output out.png
display

La génération prend quelques secondes, et aboutit à une image de ce type :

Fig. 3.5.2. Résultat du lancement du script test_pack_sprites.gmic.

Amusant, n’est-ce pas ? Comment feriez-vous pour réaliser la même chose dans un autre langage (et combien de lignes de code cela prendrait-il ? 😉).

4. Utilisation de G’MIC pour le « Creative Coding »

L’exemple précédent est réellement représentatif des possibilités d’écriture de scripts personnalisés permis par G'MIC. Saviez-vous, par exemple, que l’ensemble des 640 filtres disponibles dans le greffon G’MIC-Qt sont justement écrits dans ce langage ?

G’MIC peut ainsi être considéré comme une boite à outils étoffée pour les personnes souhaitant se frotter au code créatif et à l'art génératif. Nous vous proposons ci-dessous quelques autres exemples simples de génération d’images par scripts G’MIC, afin de donner un aperçu rapide des possibilités et de la concision de ce langage.

4.1. Exemples de génération d’images

• Inversion d’un damier coloré : On s’inspire ici de cette excellente vidéo récente, réalisée par le vulgarisateur mathématicien Mickaël Launay (Micmaths). En G’MIC, la fonction suivante permet de synthétiser une image équivalente à celle montrée dans la vidéo (mais en quatre couleurs au lieu de deux).

invert_checkerboard :
  4096,4096,1,1,"
    L = clog(20*([x,y]/w - 0.5));
    P = cexp([log(40/exp(L[0])),L[1]]);
    85*xor(P[0]%4,P[1]%4)"
  map 6 rescale2d 50%

Fig. 4.1.1. Génération d’un damier inversé, avec la commande personnalisée invert_checkerboard.

• Cercles d’Apollonius : Dans cet exemple, il s’agit d’empaqueter des cercles de plus en plus petits dans un cercle de base, pour générer des images fractales. La fonction G’MIC réalisant cette tâche est la suivante :

apollonian_gasket :

  # Init.
  siz=1280 rad:=$siz/2.2
  $siz,$siz,1,2
  circle {[$siz,$siz]/2},$rad,1,1
  repeat 5 { circle {[$siz,$siz]/2+0.537*$rad*cexp([0,90°+$>*72°])},{0.316*$rad},1,0,{2+$>} }

  # Iterate.
  ind=4 e "  > Computing"
  do {
    sh 0 +distance. 0 x,y,r:="x = xM; y = yM; [ x,y,i(x,y) - 1 ]" rm[-2,-1]
    circle $x,$y,$r,1,0,$ind ind+=1
    e "\r  > Computing "{`c=arg0(int($>/10)%4,124,47,45,92);[c,c==92?92:0]`}
  } while $r>3

  # Decorate.
  k. channels 100%
  +n. 0,255 map. hot
  l[0] { g xy,1 a c norm != 0 * 255 to_rgb }

  max rs 80%

Et voici le résultat :

Fig. 4.1.2. Génération de cercles d’Apollonius, avec la commande personnalisée apollonian_gasket.

• Gaussiennes 3D : On cherche ici à dessiner de petites fonctions gaussiennes anisotropes 3D de différentes tailles, orientations et couleurs dans un volume 3D discret, en s’arrangeant pour garantir une périodicité de l’image suivant l’axe z (l’axe de la profondeur). Puis, on transforme les coupes de ce volume en frames d’une vidéo, pour obtenir l’animation qui suit.

gaussians3d :
  180,180,160,3
  2000,1,1,1,":
    draw_gauss3d(ind,xc,yc,zc,u,v,w,siz,anisotropy,R,G,B,A) = (
      unref(dg3d_mask,dg3d_one,dg3d_rgb,dg3d_isiz2);
      dg3d_vU = unitnorm([ u,v,w ]);
      dg3d_vUvUt = mul(dg3d_vU,dg3d_vU,3);
      dg3d_T = invert(dg3d_vUvUt + max(0.025,1 - sqrt(anisotropy))*(eye(3) - dg3d_vUvUt));
      dg3d_expr = string('T = [',v2s(dg3d_T),']; X = ([ x,y,z ] - siz/2)/siz; exp(-12*dot(X,T*X))');
      dg3d_mask = expr(dg3d_expr,siz,siz,siz);
      dg3d_rgb = [ vector(##siz^3,R),vector(##siz^3,G),vector(##siz^3,B) ];
      const dg3d_isiz2 = int(siz/2);
      draw(#ind,dg3d_rgb,xc - dg3d_isiz2,yc - dg3d_isiz2,zc - dg3d_isiz2,0,siz,siz,siz,3,A/255,dg3d_mask);

      # Trick: These two lines allow to generate a perfectly looping animation.
      draw(#ind,dg3d_rgb,xc - dg3d_isiz2,yc - dg3d_isiz2,zc - dg3d_isiz2 + d#0/2,0,siz,siz,siz,3,A/255,dg3d_mask);
      draw(#ind,dg3d_rgb,xc - dg3d_isiz2,yc - dg3d_isiz2,zc - dg3d_isiz2 - d#0/2,0,siz,siz,siz,3,A/255,dg3d_mask);
    );

    X = [ u([w#0,h#0] - 1),u(d#0/4,3*d#0/4) ];
    U = unitnorm([g,g,g]);
    siz = v(5);
    anisotropy = u(0.6,1);
    R = u(20,255);
    G = u(20,255);
    B = u(20,255);
    A = u(20,255)/(1 + siz)^0.75;

    siz==0?draw_gauss3d(#0,X[0],X[1],X[2],U[0],U[1],U[2],11,anisotropy,R,G,B,A):
    siz==1?draw_gauss3d(#0,X[0],X[1],X[2],U[0],U[1],U[2],21,anisotropy,R,G,B,A):
    siz==2?draw_gauss3d(#0,X[0],X[1],X[2],U[0],U[1],U[2],31,anisotropy,R,G,B,A):
    siz==3?draw_gauss3d(#0,X[0],X[1],X[2],U[0],U[1],U[2],41,anisotropy,R,G,B,A):
    siz==4?draw_gauss3d(#0,X[0],X[1],X[2],U[0],U[1],U[2],51,anisotropy,R,G,B,A):
           draw_gauss3d(#0,X[0],X[1],X[2],U[0],U[1],U[2],61,anisotropy,R,G,B,A)"
  rm.
  rs 250%,250%,6 c 0,255 normalize_local , n 0,255
  slices {[d/4,3*d/4-1]}

Fig. 4.1.3. Volume de gaussiennes 3D anisotropes, vues comme une séquence vidéo.

Regardez ça en plein écran pendant 20 minutes avant d’aller vous coucher, en écoutant du Pink Floyd, et je vous garantis une bonne nuit de sommeil !

• Cube roulant : Comme mentionné en section 3.2, G’MIC possède son propre moteur de rendu 3D, que nous utilisons donc ici pour générer cette animation simple et qui boucle parfaitement :

Fig. 4.1.3. Animation d’un cube 3D roulant.

Le code source de cet effet est un peu plus long que pour les exemples précédents, et nous ne l’intégrons donc pas directement dans cette dépêche. Mais en 47 lignes seulement, cela reste tout à fait raisonnable 😊 !

Et si comme moi, vous prenez plaisir à regarder ou réaliser des images ou animations amusantes/étranges qui sont générées en quelques lignes de code seulement, alors n’hésitez pas à aller jeter un œil au fil de discussion dédié, sur le forum officiel de G’MIC : Creative Coding with G’MIC.

4.2. La série « G’MIC Adventures ».

Les possibilités offertes par G’MIC pour le code créatif nous ont récemment décidé à initier une petite série de dépêches, intitulées « G’MIC Adventures ». L’idée de cette série est d’expliquer et d’illustrer les différentes étapes qui vont du concept à l’implémentation d’un effet de code créatif sous forme d’un script G’MIC. Aujourd’hui, cette série comporte seulement 4 épisodes, mais nous espérons l’enrichir dans le futur. Ces épisodes sont les suivants :

• G’MIC Adventures #1: A fake 3D extrusion filter (2.5D) : Cet épisode explique comment le filtre d’extrusion 2.5D présenté précédemment (Fig. 2.4.4) a été imaginé et implémenté.

• G’MIC Adventures #2: Building 3D trees : Dans cet épisode, nous montrons comment implémenter la génération d’un arbre 3D fractal (plus précisément une variante 3D d’une canopée fractale), de manière procédurale, afin de produire des maillages 3D d’arbres aléatoires.

Fig. 4.2.1. Génération d’un arbre fractal 3D par G’MIC, réimporté ensuite sous Blender.

Fig. 4.2.2. Exemple d’arbre fractal 3D généré par G’MIC (vidéo).

• G’MIC Adventures #3: (Pseudo)-Diffusion-Limited Aggregation : Cet épisode explore les processus d'agrégation limitée par diffusion et une de ses approximations rapides, utilisant un système particulaire pour synthétiser un amas en 3D, tel que celui présenté dans l’animation suivante :

Fig. 4.2.3. Espèce de mousse de forêt synthétique, générée par agrégation de particules en 3D. L’inhalation volontaire de vapeurs provenant de cette mousse est fortement déconseillée !

• G’MIC Adventures #4: Physarum Transport Networks : Cet épisode explore la réalisation d’un autre système particulaire, l’algorithme Physarum imaginé dans ce papier de Jeff Jones, en 2010. Ici, on lance des millions de particules qui s’auto-organisent pour suivre un chemin qui devient commun à toutes les particules au bout d’un certain nombre d’itérations, ce qui permet de générer des animations 2D tout à fait étonnantes, comme celles-ci par exemple :

Fig. 4.2.4. Danses de filaments enflammés, générées par l’algorithme Physarum en 2D.

Dans cet épisode, nous proposons également une extension 3D de cet algorithme, ce qui permet de générer ce type d’animation :

Fig. 4.2.4. Évolution de l’algorithme Physarum étendu en 3D.

Tous ces épisodes cherchent à montrer que G’MIC est une boite à outils générique, plutôt sympa à utiliser, pour le prototypage créatif destiné à la génération d’images et d’animations !

5. Ressources additionnelles

Nous voilà déjà arrivés à la cinquième section de cette dépêche, signe qu’il est probablement temps de la terminer au plus vite 😉. Pour finir, voici donc quelques informations et liens supplémentaires pour approfondir la découverte du projet G’MIC :

• Mentionnons tout d’abord la parution de la publication « G’MIC: An Open-Source Self-Extending Framework », de D. Tschumperlé, S. Fourey et G. Osgood, en janvier 2025 dans le journal JOSS (The Journal of Open Source Software). Dans cet article sont décrites les motivations générales du projet et une vue d’ensemble de son architecture globale et de quelques-unes de ses possibilités. Cela permet aussi au projet G'MIC d’avoir son article « de référence » dans une revue scientifique (donc pouvoir être cité plus facilement).

• Mentionnons également que G’MIC possède maintenant des comptes (clonés) sur les réseaux sociaux X et Bluesky, en complément du compte principal sur Mastodon. Ceci tout simplement, car nous avons découvert l’existence d’outils de publications croisées 😊. Nous utilisons essentiellement ces réseaux sociaux pour donner des nouvelles fréquentes du projet et de son évolution. N’hésitez donc pas à vous y abonner si suivre les actualités du projet vous intéresse !

• Et pour finir, une liste de liens que nous avons trouvé intéressants :

  • Vidéo Youtube : G'Mic In Krita a Beginner’s Guide par MossCharmly presents.
  • Vidéo Youtube : Adding GMIC Plug-In for Photoshop & Affinity Photo 2 par Stephen - Photo Artist.
  • Vidéo Youtube : 600+ Artistic Filters - GMIC Tutorial for Affinity Photo par Technically Trent.
  • Tutoriel : Compilation de G’MIC pour Android par Hagar H.

6. Conclusions et perspectives

La sortie de cette version 3.6 (et plus généralement l’année 2025) représente une étape importante dans la vie du projet G'MIC.

Tout d’abord parce qu’on se rend bien compte qu’après 17 ans de développement, G’MIC est maintenant stable, et qu’il est peut-être plus temps d’en valoriser les facettes existantes, plutôt que de chercher à implémenter à tout prix de nouvelles fonctionnalités. D’autre part, car la disparition de l’ami Sébastien, en plus d’avoir été un choc émotionnel majeur, risque de rendre difficile la maintenance et l’évolution future du greffon G’MIC-Qt. Et enfin, car avec la démocratisation de l’IA générative, les domaines de l’analyse, du traitement et de la génération d’images (notamment à des fins créatives) sont en profonde mutation, et que les fonctionnalités de G’MIC pourraient très bien être considérées comme obsolètes d’ici quelques années (ou pas 😊).

Au final, que d’incertitudes et de questionnements ! Cela rend floues les directions à prendre pour l’évolution de G’MIC, d’autant que s’occuper d’un tel projet requiert beaucoup d’investissements en temps, et qu’en même temps, sa valorisation financière est aujourd’hui inexistante.

Actuellement, G’MIC est téléchargé un peu plus de 1000 fois par jour depuis la page web principale du projet (donc sans compter les installations tierces : via l’installation de Krita, via les paquets officiels des distributions, etc.). C’est un chiffre très honorable pour un logiciel libre de ce type, développé au sein d’un laboratoire public de recherche tel que le GREYC, et qui plus est, qui n’est plus maintenu que par une seule personne.

À court terme, on se focalisera probablement sur la promotion et la visibilité du cadriciel, la maintenance du code et l’animation de la communauté, par exemple en écrivant quelques tutoriels illustrant ses nombreuses applications potentielles dans les domaines variés liés à l’imagerie numérique : retouche photographique, illustration, peinture numérique, imagerie scientifique (médical, astronomie, biologie, matériaux), création graphique, art génératif, etc.

À long terme, peut-on raisonnablement espérer faire plus de G’MIC avec ce peu de ressources ?
L’avenir nous le dira !

Une nouvelle version 3.4.0 de G’MIC (GREYC’s Magic for Image Computing) vient de sortir !

À cette occasion, nous vous proposons une description des fonctionnalités récentes ajoutées à ce cadriciel libre pour le traitement des images numériques, faisant suite à notre précédente dépêche sur ce sujet (publiée en mai 2023).

N. D. A. : Cliquez sur les images pour en obtenir une version en pleine résolution, ou une vidéo correspondante lorsque les images contiennent l’icône 

Sommaire

• 1. G’MIC en quelques mots
• 2. Quoi de neuf dans cette version 3.4.0 ?
  • G’MIC Online (G’MICol)
  • Greffon G’MIC-Qt
  • Outil CLI gmic
  • Autres améliorations
• 3. Détails des nouveaux filtres
  • 3.1. Retouche photographique
  • 3.2. Filtres de déformations
  • 3.3. Filtres de dégradations
  • 3.4. Filtres de rendu et de textures
  • 3.5. Effets artistiques
• 4. Un logiciel aux utilisations variées
• 5. Conclusion

1. G’MIC en quelques mots

G’MIC est un cadriciel (framework) libre pour la manipulation et le traitement des images numériques, développé au sein de l’équipe IMAGE du laboratoire de recherche GREYC de Caen (UMR CNRS 6072).

Il définit différentes interfaces utilisateur permettant l’application d’algorithmes variés sur des images et des signaux, variés eux aussi. L’élément moteur du projet est un interpréteur d’un langage de script, le «  langage G’MIC  », élaboré spécifiquement pour faciliter le prototypage et l’implémentation de nouveaux algorithmes et opérateurs de traitement d’images. Les utilisateurs peuvent ainsi appliquer des opérateurs parmi plusieurs centaines déjà implémentés, ou écrire leurs propres pipelines de traitement et les rendre accessibles dans les différentes interfaces utilisateur du projet. C’est donc, par essence, un cadriciel ouvert, extensible et en évolution constante.

Les interfaces de G’MIC les plus populaires sont : gmic, outil en ligne de commande (complément indispensable à ImageMagick ou GraphicsMagick pour traiter/générer/analyser des images à partir du shell), le service Web G’MIC Online, et surtout, le greffon G’MIC-Qt, utilisable dans de nombreux logiciels d’édition d’images numériques tels que GIMP, Krita, DigiKam, Paint.net, Adobe Photoshop, Affinity Photo… Ce greffon propose aujourd’hui plus de 620 filtres divers, pour élargir les possibilités de ces logiciels de manipulation d’images.

 Fig. 1.1. Aperçu du greffon G’MIC-Qt en version 3.4.0, ici lancé depuis GIMP 2.10, avec le filtre « Comicbook » sélectionné.

2. Quoi de neuf dans cette version 3.4.0 ?

La version 3.4.0 de G’MIC_ se focalise sur la stabilité et le support long-terme : Après plus de 15 ans de développement continu du projet, les concepts et codes qui constituent G’MIC ont eu le temps d’être éprouvés, et nous voulons maintenant assurer la stabilisation des API des différents composants du projet : l’API de la libgmic (pour intégrer les fonctionnalités de G’MIC dans un code C ou C++), celle du greffon G’MIC-Qt (pour implémenter une version du greffon au sein d’un nouveau logiciel hôte), celle des fonctions de base définissant la bibliothèque standard de G’MIC (stdlib), ainsi que la syntaxe du langage G’MIC lui-même.

Ainsi, toutes les versions de cette branche 3.4.x seront consacrées à la correction de bugs et le développement de fonctionnalités ne nécessitant pas de modification de ces fondations du projet (par exemple, le développement de nouveaux filtres ou d’opérateurs de traitement d’images), avec le souhait d’assurer au maximum une rétro-compatibilité entre ces versions. En ce sens, on considère que la version 3.4.0 représente un jalon dans l’histoire du projet.

En ce qui concerne les améliorations générales apportées aux différentes interfaces utilisateurs, on peut citer principalement :

G’MIC Online (G’MICol)

Ce service, qui permet d’appliquer les filtres de G’MIC sur des images, directement à partir d’un navigateur web, existe depuis plusieurs années. En 2024, les membres du service DDA (Développement et Déploiement d’Applications) du laboratoire GREYC ont initié une refonte totale de ce service, avec à la clé un nouveau look, une amélioration nette de l’interface utilisateur (widgets plus intuitifs, amélioration de la fenêtre de prévisualisation, apparition de thèmes clair/sombre, gestion des filtres favoris…) et une automatisation des mises à jour de G’MIC et des filtres associés. La liste des améliorations réalisées serait trop longue à énumérer, et une figure valant mille mots, voici à quoi ressemble aujourd’hui la nouvelle version de ce service web :

Fig.2.1. Aperçu du service web G´MIC Online, remis au goût du jour à l’occasion de la sortie de la version 3.4.0 de G’MIC (ici, avec le thème clair).

Si vous souhaitez l’essayer, foncez voir G’MIC Online, ça sera pour nous l’occasion d’avoir un test grandeur nature 😱 ! Et n’hésitez pas à nous faire remonter des soucis éventuels. Dans tous les cas, un grand bravo à nos collègues de l’équipe DDA pour ce travail important de refonte !

Greffon G’MIC-Qt

En l’espace d’une année, ce sont plus de 40 nouveaux filtres de traitement d’images qui ont fait leur apparition dans le greffon. La plupart seront détaillés dans la suite de cette dépêche. Mentionnons également l’apparition dans l’interface, d’un nouveau bouton « Paramètres aléatoires », qui assigne des valeurs aléatoires aux paramètres d’un filtre sélectionné, ce qui permet d’obtenir un aperçu rapide de la variété de rendus possibles pour un filtre donné.

Fig.2.2. Greffon G´MIC-Qt : Le nouveau bouton « Paramètres aléatoires » assigne des valeurs aléatoires aux paramètres du filtre sélectionné.

Outil CLI gmic

L’ensemble des filtres réalisés par la communauté des développeurs est maintenant inclus dans l’exécutable dédié à la ligne de commande, ce qui fait qu’il n’y a plus de différences concernant le nombre de filtres disponibles par défaut entre le greffon G’MIC-Qt et l’outil CLI gmic (il fallait auparavant forcer la mise à jour des filtres avec $ gmic update). Aujourd´hui, gmic dispose d’un arsenal de plus de 4000 fonctions pour traiter vos images en ligne de commande. Notons que des efforts particuliers ont été faits pour améliorer le visualiseur intégré d’images (commande display). On peut dorénavant visualiser plus aisément des collections d’images 2D, des images volumiques 3D ou même des maillages 3D, dans une unique interface, comme illustré sur la figure ci-dessous :

Fig.2.3. Outil CLI gmic : Le visualiseur d’images de G’MIC a été entièrement ré-implémenté et permet de visualiser des types d’images différents au sein d’une même interface.

C’est également le cas pour le visualiseur de fonctions mathématiques ou de signaux 1D (commande plot), qui a été refait à neuf :

Fig.2.4. Commande plot: Le visualiseur de fonctions/signaux 1D a été entièrement repensé.

Tout ceci fait de gmic un outil bien pratique, même si on ne se limite qu’à la visualisation d’images en ligne de commande.

Autres améliorations

• L’évaluateur intégré d’expressions mathématiques a encore bien évolué : c’est l’une des briques essentielle du langage G’MIC, puisqu’il est en charge d’évaluer le résultat des opérations mathématiques dont on a besoin dans les scripts (autant dire qu’en traitement d’images, on fait tout le temps des calculs). Cet évaluateur s’est enrichi de nombreuses fonctions, en particulier pour le calcul et le traitement de vecteurs, de matrices, et la manipulation native de tas.
• De nombreuses fonctions natives (C++) de la bibliothèque ont pu être ré-écrites intégralement en langage G’MIC. Ceci va faciliter l’évolution et la maintenance de ces fonctionnalités, puisque leur modification/amélioration future ne nécessitera plus de mise à jour obligatoire des binaires du projet.
• Les commandes de chargement/sauvegarde de maillages 3D en format .obj (Wavefront) ont été améliorées, et de nouvelles commandes de traitement/création de maillages 3D ont vu le jour (par exemple pour visualiser les vecteurs normaux aux sommets d’un maillage, comme illustré sur la vidéo ci-dessous). Et, non, ceci n’est pas une pomme pourrie :

Fig.2.5. La gestion des maillages 3D au sein de G´MIC a été enrichie de nouvelles commandes.

Voilà pour ce qui concerne les améliorations générales des différentes interfaces proposées par le cadriciel.
Passons maintenant au détail des nouveaux filtres et traitements d’images apparus dans G’MIC ces douze derniers mois.

3. Détails des nouveaux filtres

Dans cette (longue) section, nous catégorisons et décrivons les filtres récents, par type d’utilisation : Retouche photographique, Filtres de déformations, Filtres de dégradations, Filtres de rendu et de textures, et enfin Effets artistiques.

3.1. Retouche photographique

Trois filtres intéressants ont fait leur apparition dans le greffon G’MIC-Qt pour aider les photographes à retoucher leurs clichés numériques.

Tout d’abord, le filtre Colors / Mixer [Generic], un filtre de mixage de canaux couleur qui offre la possibilité de choisir parmi pas moins de 16 espaces/représentations de couleurs différents pour le mixage (CMY, CMYK, HCY, HSI, HSL, HSV, Jzazbz, Lab, Lch, OKlab, RGB, RYB, XYZ, YCbCr, YIQ et YUV_). Cela constitue une bonne alternative aux outils traditionnels de rehaussement de contrastes ou de couleurs, pour retoucher les photographies qui pourraient être un peu palôtes.

Fig.3.1.1. Le filtre Colors / Mixer [Generic] vient enrichir l’arsenal de filtres déjà disponibles pour la retouche des contrastes et des couleurs.

Parlons également du filtre Details / Sharpen [Alpha], qui comme son nom l’indique, permet de rehausser les détails fins dans des photographies. Il est basé sur une technique originale de décomposition pyramidale de l’image relativement à un opérateur d´Alpha blending. Cette technique cherche en particulier à minimiser l’apparition de « halos » près des contours, qui est un artefact classique rencontré avec les filtres usuels de rehaussement de détails.

Fig.3.1.2. Le filtre Details / Sharpen [Alpha] permet de rehausser assez finement les détails dans les photographies, en minimisant l’apparition de « halos ».

Fig.3.1.3. Détails « Avant/Après » illustrant l’intérêt du filtre Details / Sharpen [Alpha].

Enfin, le filtre Layers / Spatial Blend Multi-Layers permet de fusionner plusieurs prises d’un même point de vue en une seule image, avec la possibilité de générer un gradient linéaire spatial entre ces différentes vues. On peut par exemple photographier une même scène à plusieurs moments de la journée (et de la nuit), et utiliser ce filtre de fusion spatiale pour créer une image telle que celle illustrée ci-dessous, en un ou deux clics de souris :

Fig.3.1.4. Le filtre Layers / Spatial Blend Multi-Layers permet de fusionner plusieurs photographies avec un gradient spatial linéaire, réglable par l’utilisateur.

(Crédits : les images utilisées dans la figure ci-dessus proviennent de la vidéo « Stunning New York City skyline timelapse: Day to night » de la chaîne Youtube « Rumble Viral »).

La vidéo suivante illustre le processus complet, en utilisant le greffon G´MIC-Qt sous GIMP 2.10 :

3.2. Filtres de déformations

Passons maintenant à un ensemble de nouveaux effets disponibles pour déformer vos images un peu dans tous les sens.

Avec tout d’abord un premier filtre Deformations / Distort [RBF], qui déforme une image à partir de points clés définis par l’utilisateur et d’une fonction d’interpolation de type RBF (Fonction de base radiale) dont la formule mathématique est spécifiable par l’utilisateur.

Fig.3.2.1. Le filtre Deformations / Distort [RBF] permet d’appliquer des déformations variées, basées sur des RBFs. Ici, en spécifiant la fonction de base radiale phi(r) = log(0.1+r).

Mentionnons ensuite l’apparition d’une nouvelle catégorie Map Projection, qui contient 14 filtres différents dédiés à la transformation de cartes initialement sous la forme de projection cylindrique équidistante (cartes équirectangulaires), pour les convertir sous la forme d’autres types de projections. Cette série de filtre est une contribution de Kristian Järventaus, un membre du Cartographers Guild forum, forum spécialisé dans la cartographie.

Fig.3.2.2. La nouvelle catégorie de filtres Map Projection propose plusieurs algorithmes de projection de cartes géographiques.

Notons également l’arrivée du filtre Deformations / Square to Circle [alt], dont le but est de transformer tout rectangle (ou carré) centré dans une image, en une ellipse (ou un cercle), et vice-versa. Un filtre certes très spécialisé, avec évidemment peu d’applications évidentes au premier abord, mais le jour où on en a besoin, on est bien content de l’avoir sous la main ! Nous l’avons par exemple utilisé ci-dessous pour transformer un cadre de peinture initialement rond, en un cadre carré :

Fig.3.2.3. Le filtre Deformations / Square to Circle [alt] permet de convertir des objets carrés ou rectangulaires en objets ronds ou elliptiques, et inversement.

Enfin, terminons cette revue des nouveaux filtres de déformations d’images, avec le filtre Deformations / Poincarré Disk. Celui-ci permet d’une part de générer des disques de Poincaré, une famille de figures géométriques basées sur des géométries hyperboliques, comme illustrée sur la figure suivante :

Fig.3.2.4. Quelques exemples de disques de Poincaré, générés par le filtre Deformations / Poincaré Disk.

Mais là où ça devient intéressant, c’est que ce filtre permet aussi de déformer des images en les projetant sur ces géométries si particulières :

Fig.3.2.5. Projection d’une image sur un disque de Poincaré.

Par exemple, nous avons utilisé ce filtre (avec quelques modifications maison) pour générer la courte animation suivante, « Survol de la planète Poincaré », qui illustre les étonnantes propriétés fractales de ces bizarreries géométriques :

3.3. Filtres de dégradations

Il arrive que l’on cherche volontairement à dégrader des images, soit pour simuler une altération réelle (par exemple un flou de bougé, du bruit de capteurs…), soit dans la recherche d’un effet purement esthétique (Glitch Art). Dans ces buts, les nouveaux effets suivants ont été ajoutés à G’MIC :

• Les filtres Rendering / CRT Scanlines et Degradations / CRT Phosphors cherchent à imiter la restitution d’images sur des écrans à tube cathodique (CRT), en simulant deux effets caratéristiques de ces types d’afficheurs, à savoir l’effet Scanline et l’affichage par phosphores. Ces deux filtres ont été réalisés en collaboration avec Romain Hérault, nouveau contributeur (qui a rejoint le GREYC récemment).

Fig.3.3.1. Le filtre Rendering / CRT Scanlines imite l’effet « Scanline » typique des afficheurs CRT.

Fig.3.3.2. Le filtre Degradations / CRT Phosphors quant à lui simule la technique d’affichage par phosphore lumineux des afficheurs CRT.

• Le filtre Degradations / Blur [Motion] permet, lui, de synthétiser un flou de bougé, avec des trajectoires de type splines possiblement complexes, réglables par l’utilisateur directement en modifiant des points clés dans la fenêtre de prévisualisation de G’MIC-Qt, comme illustré sur la figure ci-dessous :

Fig.3.3.3. Le filtre Degradations / Blur [Motion] simule un flou de bougé.

• Le filtre Degradations / Sloppy Mess est quant à lui plutôt destiné aux amateurs de Glitch Art. C’est l’un des premiers filtres d’un nouveau contributeur, Prawnsushi, qui s’est récemment intéressé au langage G’MIC pour la création de filtres. C’est un effet un peu long à calculer, mais qui possède de nombreux paramètres et une grande palette de rendus différents.

Fig.3.3.4. Le filtre Degradations / Sloppy Mess crée volontairement des artefacts numériques artistiques sur vos images.

3.4. Filtres de rendu et de textures

Les filtres de rendu ont cette particularité de ne pas nécessiter d’images d’entrée pour fonctionner, puisqu’ils créent de nouvelles images (ou de nouveaux calques) en partant de zéro, par génération procédurale.

• Le filtre Rendering / Underwoods, un deuxième filtre réalisé par Prawnsushi, n’est rien de moins qu’un générateur de sous-bois ! On pourra nous dire que ça ne sert pas forcément à grand-chose, et évidemment ce n’est pas un filtre qui va être indispensable aux traiteurs d’images, photographes ou illustrateurs pour leur travail de tous les jours.

Mais en quelque sorte, ce filtre illustre pourtant toute la philosophie du projet G’MIC : Produire un logiciel qui favorise la créativité algorithmique, facilite l’implémentation de toutes sortes de filtres (utiles ou moins utiles), et permet le libre partage avec des utilisateurs. En pratique, ce filtre a le mérite d’exister, chacun peut l’essayer, et il n’utilise que peu de ressources mémoire (quelques dizaines d’octets, grâce à la compacité du langage G’MIC par construction). Et en plus, les résultats sont plutôt cool ! Et soyez assurés qu’il servira immanquablement, un jour ou l’autre, à un artiste voulant synthétiser une image de sous-bois en deux clics de souris !

Fig.3.4.2. Exemples de rendus d’images de sous-bois par le filtre Rendering / Underwoods.

• Le filtre Patterns / Reaction-Diffusion synthétise des textures du type de celles qu’on rencontre dans la modélisation des systèmes de Réaction-Diffusion.

Fig.3.4.3. Le filtre Patterns / Reaction-Diffusion dans le greffon G’MIC-Qt.

Là encore, l’intérêt de ce type de filtres peut paraître assez limité. Pourtant c’est l’exemple même de texture qui peut servir de base à la création d’œuvres d’art génératif. Prenez une texture créée par ce filtre, appliquez-lui quelques-uns des autres effets disponibles dans G’MIC (au hasard, le filtre Deformations / Drop Water), et vous voilà prêt à produire des animations amusantes, telles que celle ci-dessous :

• Le filtre Rendering / Spline Spirograph s’inspire du jeu du Spirographe pour le processus de génération de courbes paramétriques, créant des effets de texture et de couleurs intrigants. La présence du bouton Paramètres aléatoires dans le greffon G’MIC-Qt est ici plus que bienvenue, pour obtenir rapidement un panorama varié des résultats possibles de ce filtre !

Fig.3.4.1. Le filtre Rendering / Spline Spirograph et quelques exemples de rendus possibles.

Ce filtre propose également un mode de sortie animé, produisant plusieurs calques consécutifs qui représentent différentes frames d’une animation, ce qui permet de synthétiser de courtes vidéos comme celle-ci :

• Le filtre Rendering / ABN Filigrees sait lui aussi tracer des courbes paramétriques intéressantes, en s’inspirant cette fois des filigranes que l’on trouve sur les certificats d’actions ou de papier-monnaie. Ce filtre rend hommage à l’American Bank Note Company, un graveur de papier financier ayant été actif à Wall Street du milieu du XIXᵉ siècle jusqu’à il y a une soixantaine d’années.

Fig.3.4.4. Le filtre Rendering / ABN Filigrees en action.

Ce filtre a été réalisé par Garry Osgood, contributeur de longue date et rédacteur des pages de tutoriels du projet. Garry a détaillé tous les aspects techniques de ce filtre-là en particulier, sur cette page.

• Le filtre Rendering / Random Signature est lui aussi un générateur de courbes amusant : il se propose de dessiner des signatures aléatoires, comme l’illustre la vidéo ci-dessous :

Fig.3.4.4. Le filtre Rendering / Random Signature permet de créer des signatures aléatoires.

Là encore, un filtre dont l’utilité ne peut pas faire débat : « C’est complètement inutile, donc rigoureusement indispensable ! ».

• Et pour finir cette section, citons le filtre Rendering / Twisted Rays qui génère, comme son nom l’indique, un effet de rayons torsadés. Là encore, l’utilisation de ce filtre restera probablement assez confidentielle. Mais qui sait si dans les milliers d’utilisateurs de G’MIC, il n’y a pas justement quelqu’un qui cherchait à réaliser cet effet en particulier ? Et bien maintenant, il peut ! ☺

Fig.3.4.5. Le filtre Rendering / Twisted Rays crée un tourbillon de rayons sur vos images.

Ce filtre peut par exemple être utilisé pour créer ce genre d’effets animés psychédéliques :

3.5. Effets artistiques

Et pour finir avec cette énumération des nouveaux filtres de G’MIC, voici quelques filtres en vrac, que l’on va regrouper sous la dénomination « Artistique » (c’est généralement le terme employé dans les logiciels de traitement d’images, pour qualifier des filtres qu’on ne sait pas trop catégoriser…).

• Le filtre Artistic / Stringify décompose une image d’entrée en blobs de couleurs quantifiés, et relie les points (sous-échantillonnés) localisés sur les contours de ces blobs par des segments de couleur. Là encore, le rendu peut faire penser aux courbes que l’on obtient avec le jeu du Spirographe.

Fig.3.5.1. Le filtre Artistic / Stringify crée des abstractions d’images à partir de segments de couleur.

• Le filtre Black & White / Filaments est lui, basé sur le lancer de milliers de particules à partir d’un ou plusieurs bords de l’image, avec des trajectoires qui sont déformées par la géométrie des contours de l’image. Le tracé de ces milliers de trajectoires avec des couleurs semi-transparentes permet de produire ce genre d’images :

Fig.3.5.2. Le filtre Black & White / Filaments transforme vos images en ensembles de filaments qui se déforment.

• Le filtre Arrays & Tiles / Loose Photos simule un effet de lancer de photos en vrac sur une table, de telle manière que le contenu des photos recrée une image globale, spécifiée comme entrée du filtre. Beaucoup de paramètres sont réglables (densité, taille et ratio des photographies, paramètres d’ombrage, etc.), afin de laisser à l’utilisateur une grande liberté sur le choix du rendu final.

Fig.3.5.3. Exemple de rendu par le filtre Arrays & Tiles / Loose Photos.

• Le filtre Rendering / Quick Copyright, qui existait déjà dans les versions précédentes, a été ré-implémenté à partir de zéro. Il s’agit d’un filtre facilitant l’insertion d’un texte de copyright (ou d’une signature texte) sur une image numérique. Il possède maintenant de nombreux paramètres permettant de régler finement la position du texte, sa taille, sa fonte, etc. Combiné avec les possibilités d’automatisation du langage G’MIC, c’est un filtre avantageux pour insérer facilement du texte, de manière normalisée, sur des milliers de photographies.

Fig.3.5.4. Le filtre Rendering / Quick Copyright en action pour l’insertion de texte de copyright sur une image.

• Et enfin, le filtre Patterns / Random Rectangles transforme une image en une partition aléatoire de rectangles colorés, pour donner un effet d’abstraction d’image, s’inspirant vaguement du style de certains tableaux de Piet Mondrian.

Fig.3.5.5. Le filtre Patterns / Random Rectangles crée une partition colorée de rectangles aléatoirement placés sur l’image.

Là encore, on peut imaginer utiliser ce filtre pour générer des textures qui pourront par exemple servir à décorer des objets, comme cela a été fait dans l’animation ci-dessous (en partant d’une image de bruit pur) :

4. Un logiciel aux utilisations variées

Comme nous avons essayé de vous le montrer, G’MIC possède de multiples facettes, avec une vaste palette d’applications. La communauté des utilisateurs ne se limite d’ailleurs pas aux artistes numériques, mais comporte également des chercheurs, des programmeurs, des algorithmiciens… Nous montrons ci-dessous quelques autres utilisations variées du logiciel.

• Débruitage d’images du JWST :

En octobre 2023, nous avons appris par l’intermédiaire de M.J. McCaughrean, chercheur senior à l´ESA (European Spatial Agency) (parti à la retraite en 2024), que G´MIC était utilisé par certaines personnes au sein de l’ESA pour traiter des images provenant du James Webb Space Telescope (JWST), en particulier pour l’atténuation du bruit fréquentiel apparaissant sur certaines images acquises par le télescope (via le filtre Repair / Banding Denoise notamment).

G’MIC a par exemple été utilisé (entre autres logiciels) pour la réalisation de l’image de couverture du magazine Nature, vol. 622, issue 7981 du 5 octobre 2023, comme confirmé par M.J. McGaughrean, et indiqué d’ailleurs dans la publication associée, dont il est le co-auteur.

Fig.4.1. Utilisation de G´MIC dans le cadre du débruitage d’images de la proto-étoile Herbig-Haro 211, acquises par le JWST.

Pour nous les développeurs, ça a vraiment été une bonne surprise d’apprendre ça, et de nous rendre compte que G´MIC était utilisé dans le domaine de l’astrophysique.

• Code créatif :

G’MIC se révèle être un allié précieux lorsque l’on cherche à faire du code créatif, de par sa capacité à générer/manipuler facilement des images, et de par sa bibliothèque standard d’opérateurs fournie. Durant cette année écoulée, nous nous sommes amusés à explorer ses possibilités pour la création algorithmique d’images et d’animations, dont voici un petit florilège :

Commençons tout d’abord par cette petite animation de flocons de neige tourbillonnants (code source, 30 lignes) :

Fig.4.2. Animation de flocons de neige, générée par un script G´MIC.

Puis enchaînons avec cette variante amusante du jeu de Pierre-Feuille-Ciseaux, où l’on fait d’abord jouer consécutivement chaque pixel d’une image (dont les valeurs initialement aléatoires représentent soit 0 : une pierre, 1 : une feuille, ou 2 : des ciseaux) avec ses 8 voisins, en gardant à chaque fois l’élément qui a été gagnant le plus souvent. Dans un deuxième temps, on stylise la séquence de ces différentes images de labels, là encore, avec le filtre Drop Water, pour aboutir à l’animation suivante, que l’on pourrait intituler « La soupe de l’enfer » (code source, 30 lignes),

Fig.4.3. Animation du jeu de Pierre-Feuille-Ciseaux, où tous les pixels d’une image jouent simultanément.

Et enfin, (re-)plongeons dans le monde merveilleux des fractales de Mandelbrot, tout d’abord avec ce rendu de l’ensemble de Mandelbrot utilisant la technique du Orbit Trap permettant de faire un rendu en y plaquant une image couleur :

Fig.4.4. Rendu de l’ensemble de Mandelbrot par la méthode du Orbit Trap.

Puis, avec un autre type de rendu, connu sous le nom de Buddhabrot, mais ici en considérant des séries complexes de type zn+1 = zn^p + c, et en faisant varier linéairement l’exposant réel p entre 0 et 6 (plutôt qu’en gardant p=2 comme pour l’ensemble de Mandelbrot classique), pour générer chaque image de l’animation ci-dessous (code source et détails sur cette page) :

Fig.4.5. Variations fractales autour du Buddhabrot.

À noter que pour générer ces images du Buddhabrot modifié à bonne résolution, cela requiert déjà un temps de calcul important (quelques minutes par image). Je trouve cette animation intrigante : il est assez facile d’y retrouver/halluciner des formes familières quand on regarde en détail certaines frames de l’animation, un peu comme quand on regarde les nuages dans le ciel (si vous croyez apercevoir dans cette animation, une tête d’ours, un vieux monsieur assis, une silhouette de personnage, une tête de dragon… alors vous n’êtes pas les seuls à être un peu rêveurs ☺).

• Conversion d’images pour le String Art :

Le String Art est une forme de création artistique caractérisée par l’utilisation de fils de couleurs reliés entre des points (le plus souvent des clous) pour former un motif ou reproduire une photographie (classiquement des portraits). Dans un but d’expérimentation, nous avons écrit un script G’MIC qui cherche à transformer une image d’entrée en niveaux de gris choisie par l’utilisateur, sous la forme d’une série d’instructions à suivre pour relier des clous numérotés avec un fil monochrome, afin de reproduire l’image le plus fidèlement possible (en considérant les contraintes propres à ce mode de création) :

Fig.4.6. Tentative plus ou moins réussie d’utilisation de G´MIC pour le String Art.

Saurez-vous reconnaitre qui est censé être représenté sur la photo ci-dessous (il n’y a rien de spécial à gagner…) ? Une tentative pas forcément couronnée de succès, qui mériterait d’être approfondie (notamment en gérant des fils de différentes couleurs), mais qui illustre cependant les possibilités multiples d’expérimentations que permet le cadriciel G’MIC !

• Autres liens connexes :

Pour finir, citons ces quelques liens en vrac, qui permettent d’apprécier la polyvalence de G’MIC :

1. Stéganographie : Ou comment cacher des données dans une image de bruit ? La commande rand est capable de générer des valeurs aléatoires à densité, c’est-à-dire dont la densité de probabilité est une fonction spécifiée par l’utilisateur. Cela a par exemple comme application de cacher des images de taille 256x256 dans des histogrammes d’images de bruit à 16bits/canal, comme détaillé sur cette page.
2. Galeries artistiques : Ivelieu et Gannjondal sont deux artistes fréquentant le site Deviant Art qui utilisent parfois G´MIC dans leur processus de création artistique. Allez faire un tour sur leurs galeries respectives, ça vaut le coup d’œil !

Fig.4.7. Quelques réalisations de Ivelieu / Devian Art.

Fig.4.8. Quelques réalisations de Gannjondal / Devian Art.

1. Nous avons appris que la prochaine version du programme de gestion de photos digiKam 8.4.0 inclura un outil de traitement G’MIC au sein du Batch Queue Manager, ce qui permettra aux utilisateurs de digiKam d’intégrer les filtres G’MIC dans les flux de travail de post-traitement.
2. Thiojoe est un Youtubeur produisant des vidéos autour de la technologie, et programmeur à ses heures. Il a commencé à développer un outil libre basé sur G´MIC pour générer facilement des animations, outil que vous pouvez retrouver ici. Ne fonctionne que sous Windows pour le moment, mais nous garderons un œil dessus.
3. Enfin, mentionnons la chaîne Youtube de JustCallMeInsane, illustratrice numérique utilisant Krita. Elle a récemment réalisé une série de vidéos qui explore les différentes catégories de filtres du greffon G´MIC-Qt pour Krita. On espère en passant que l’équipe de développement de Krita, qui gère sa propre version du greffon, pourra le mettre à jour assez rapidement.

5. Conclusion

On pourrait résumer cette dépêche en disant que le projet G’MIC « continue son petit bonhomme de chemin ».

G’MIC reste bien sûr un projet modeste, développé et maintenu par une petite équipe (de passionnés), mais avec un nombre d’utilisateurs croissant et des retours d’utilisation de plus en plus variés. Ce cadriciel a la chance de pouvoir être développé au sein du GREYC, un laboratoire de recherche publique assurant au projet un contexte de développement favorable, d’être soutenu par les tutelles du laboratoire (l’institut « Sciences Informatiques » du CNRS, l’Université de Caen et l’ENSICAEN) et même encouragé par la direction dudit laboratoire.

Et même si le plus gros du développement sur ce projet a probablement déjà été réalisé (plus de 15 ans de développement quand même), nous sommes confiants dans le fait que nous allons continuer à faire évoluer G’MIC, en tout cas, tant qu’on verra qu’il peut s’avérer utile aux traiteurs et traiteuses d’images de tout poil ! Et nous en reparlerons certainement dans une prochaine dépêche.