Dynamique capteurs versus hyperpixelisation

[lucas77]

sur le M8 les iso démarrent à 160 et sur le D3 ils démarrent à 200 en
sensibilité "native".
Or il ne me semblent pas qu'un progrès notable dans la physique des capteurs en
l'espèce - Rendement en électron (e-) par photon - ait augmenté pour justifier
cette augmentation de sensibilité native.
A mon avis Leica (et Nikon) sous-expose donc de 0,7 IL et de 1 IL
systématiquement. Je le constate sur le M8, peut être quelqu'un d'autre l'a
constaté sur le D3 au salon.
Dans 2 ans on verra probablement des "iso de base" de l'ordre de 400, avec le
même rendement photonique qui lui ne peut guère augmenter puisqu'il est déjà
de 0,6 à 0,7 e-par photon.

[lucas77]

La photo de gauche en Jpeg, expo à 1/4 s représente les 8 bits du Noir (0) au
Blanc (255) soit 8 IL de dynamique.
La photo de droite à 1/30 s , en raw traité par Lightroom, rajoute 3 IL de plus
dans les H.L. au total 11 IL sont figurés sur cette photo.
Je pense qu'un D3 de 2007 fera mieux que le M8 en bruit dans les B.L.

[eila]

Je ne vois pas d'augmentation de la dynamique sur ta photo, mais seulement le
passage d'une zone surex,vers une zone reconstituée sans détail, comme la robe
blanche d'une
mariée qui devient grise.
l'augmentation de la dynamique, aurait été selon mon
interprétation,l'apparition de détails
dans les noirs.

[lucas77]

En fait en sous exposant de 3 IL le problème était dans les B.L.: de bien
déboucher les ombres comme on le disait dans le temps. Les T.H.L n'étant plus
saturées ne doivent plus poser de problèmes, je n'ai donc pas privilégié leur
contraste. Le crop de cette photo à 100%, avec le gamma qu'il faut, montre les
nuances très bien conservées en H.L. et même le moirage du tissu de l'abat-jour
qui prouve que le traitement n'est pas destructeur de piqué.
En définitive pour loger toute la dynamique d'un capteur récent, 12 IL environ,
sur   papier ou sur  visu, il faudra faire des compromis ,HL ou BL. Le S5 se
trouve confronté au même problème.

[eila]

mais peut etre ais-je tort, c'est d'estimer, ou de calculer   11IL sur cette
photo. Pour ne travailler qu'avec une cellule à
main, je n'imagine pas pouvoir mesurer entre les HL non cramées, et les BL avec
du détail un écart en IL aussi important pour un tel éclairage, à la prise de
vue
eila

[lucas77]

l'échelle des IL est  une  suite en log base 2, tout comme les bits. (chaque
unité de plus double la valeur)
L'image présentée sur une Visu qui va du noir au blanc saturé (0 - 255) couvre
l'échelle des 8 Bits, donc la même échelle relative de 8 IL d'écart entre le
noir et le blanc.
En sous-exposant de 3 IL ( temps d'expo de 1/4 s ramené à 1/30 s) on diminue le
signal par 8 et recule l'image sur l'échelle de 3 IL  (ou  de - 3 bits). Le
niveau maximum de saturation  est resté inchangé (en suposant qu'il y ait assez
de HL pour aller jusqu'au blanc saturé). Si ce faisant le capteur permet de
récupérer tous les niveaux , des bits de - 3 à + 8 sans que le bruit de détruise
la lisibilité du signal , On dira que l'image repésente virtuellement une
dynamique de 11 bits ou 11 IL.
Pour autant il a fallu la comprimer par 8 pour la faire tenir dans une échelle
de 8 bits d'une visu classique
Les capteurs récents font entre 70 et 78 db de dynamique (ou de rapport
Signal/Bruit)avec une équivalence de 6 db par bit ou par IL et ont une dynamique
de 11,5 à 13 IL), exploitable par tronçon faute d'un traitement logiciel
performant et de visualisation adéquat..

[eila]

Merci pour cette explication.
Je vais faire travailler ma petite tete, pour comprendre.
Je n'ai pas assimilé que 8 bit = 8 IL
eila

[lucas77]

la relation Il et Bits entiers est simple:
Les bits décrivent ue échelle d'amplitude des signaux et les IL une échelle
d'éclairement.
Le capteur donne un signal strictement proportionnel à l'éclairement .  
Si un éclairement à X IL donne un signal atteignant le Bit Y, un éclairement à
X+1 IL donne un niveau de Bit Y+1  .
Ainsi si le signal atteint le Bit 1 à IL 1 (relatif), il atteint le Bit 8 avec
un éclairement  de IL 8.
Ce qui est plus compliqué c'est les valeurs intermédiaires. Les IL utilisent
des décimales (qui ne définissent pas des écarts constants),ex: 6,4 IL les bits
utilisent une énumération de longueur variable  mais qui représentent des
échelons constants ex; 101101 = 45

[eila]

Lucas,

en fait, voilà sur quoi je réfléchie

Si on imagine un tas de charbon bien noir à l'ombre,
de la neige fraiche en plein soleil, on peut estimer la dynamique,de la scène
pour le charbon = 2 IL
pour la neige = 17 IL soit une dynamique de 15 IL.

Les limites de ce que peut enregistrer le capteur en terme de dynamique,peuvent
s'estimer par sa propre courbe de sensitométrie, disons que c'est du hardware.


Ce qui marche dans un sens, est aussi valable dans l'autre sens,cad, un viel
apn, n'ayant comme possibilité hardware que 6 IL de dynamique verra sur un
codage 8bits le 0 pour un noir, et 255 pour un blanc.On ne pourra pas en
conclure qu'il a enregistré 8 IL de dynamique.

Ajouter les IL par décalage sur la courbe de sensitométrie,
(ou sous exposition comme tu le décris), ne me semble pas etre la bonne façon
d'appréhender le pb, car tu shift sur une courbe non complètement linéaire, et
tu risques de positionner les noirs avant le pied de la courbe de sensitométrie.
Les détails vers les hautes lumières seront récupérées bien entendu, mais à mon
sens,on ne peut récupérer de la dynamique que dans les ombres.

Ajouter 3IL au 8IL ne me semble pas etre le bon raisonnement. Il vaut mieux
exposer "border line - HL" à droite si la scène est fort contrastée, c'est la
dynamique hardware
qui fixera la limite dans les ombres.

Corriges moi comme je le méritte si je me trompe
MERCI


eila

[lucas77]

Plusieurs points à préciser pour comprendre la différence entre la dynamique
telle que CI la donne par mesure photométrique entre le Blanc et le Noir, vue au
travers d'une image Jpeg, et la dynamique  que l'on définit  comme le Rapport
Signal/Bruit (voir entr'autres WIKIPEDIA) puisque le Noir n'existe, en
électronique, que comme une valeur asymptotique jamais atteinte.
Supposons donc un capteur de  6 IL de dynamique réelle soit S/B = 64.
L'amplification électronique par 4 du signal de ce capteur, associé (ou non) à
un Gamma < 1, permet de couvrir les niveaux 0 à 255 du signal Jpeg. Il s'agit
donc d'une manipulation en raitement de signal.  
De même un Capteur de  10 IL de dynamique donnerait un signal avec 1024 niveaux
discernables. Il devra etre comprimé par 4 (avec avec un gamma > 1), pour se
loger en totalité, Hautes et Basses lumières, dans un Jpeg de 8 bits.

Sensitométriquement ces deux capteurs ont fourni une image de contraste 256 soit
8 IL, l'un par expansion l'autre par compression de dynamique et si on ne
tient pas compte du bruit, leur dynamique sont perçues comme égales.

Electroniquement les Bruits des images sontt différents et si aucun traitement
de bruit n'est rajouté en post traitement, on notera la différence entre un
Capteur de 6 IL de dynamique et un Capteur de 10 IL par leur Rapport
Signal/Bruit.

(je n'ai jamais été enseignant et mes propos ne sont peut-etre pas clairs).

[lucas77]

On ne peut étendre la dynamique que vers les ombres.
Mais ce n'est pas le Hardware qui fixe la limite de récupération des ombres,
c'est le Bruit.
Cette limite est celle que donne le constructeur lui-même qui a découpé sa
dynamique en plusieurs tronçons dénommés iso 100, iso 200 etc.., par bout d'1
IL, jusqu'à IL 6400 pour le D3 (soit une amplification de 64) avec la
bébédiction du marketing Nikon. En fait ce que le boitier fait en intérieur par
Hardware, on peut le faire en Software (+/- 4 IL) pour garder et les Hautes et
les Basses lumières.
En effet, en  Hardware boitier , si en se positionnant à 800 Iso au lieu de 100
Iso, on diminue bien le signal par 8 pour ne pas saturer le photosite avec une
vitesse d'expo 8 fois plus grande, l'amplificateur avant Numerisation le
réamplifie et là c'est le Convertisseur A-N. qui sature, à moins d'enclancher
un mécanisme compresseur comme le D-L qu'on vient d'intégrer aux boitiers
récents.

[eila]

MP envoyé à LUCAS
Désolé je dois m'absenter, je suis déjà en retard
tant cette conversation fut intéraissante
eila

[vianet]

Mais on peut aussi augmenter la dynamique vers les HL comme le fait fuji de
façon beaucoup moins intéressante certes que vers le bas. Les diodes S viennent
donner un coup de pouce au point de fonctionnement du capteur...

[lucas77]

pour la dynamique vers le haut, fuji reste bien seul sur le champ de bataille.
Mais j'ai bien peur que son avnce fonde à grande vitesse avec l'arrivée des
nouveaux CMOS FF

[vianet]

Fuji est le parfait exemple d'un R&D qui favorise la dynamique et pas
l'hyperpixélisation, puisque c'est le sujet de ce fil, tout en rappelant que
Canon a "freiné" à 10 mps pour le 40 D et le 1D MK3. C'est d'ailleurs très
largement suffisant. Sony a préféré monter à 12 mps et s'en est plutôt bien
sorti mais il ne faudrait quand même pas trop y aller fort! L'arrivée des CMOS
24/36 abordables économiquement, c'est quasiment pour maintenant et
effectivement quand on travaille quotidiennement avec ces grands capteurs et le
sauvetage incroyable des sous-expos qu'ils sont capables de réaliser, on ne
s'en passe plus.
Mais Fuji a de la ressource, il n'a qu'à puiser dans ses applications
radiologiques médicales...

[lucas77]

et sa cuisine certainement. Ca m'embête de ne pouvoir lire son menu,
et aussi que les peintures "hyper-réalistes" soient plus nettes que mes
photos, et sans pixellisation!

[vianet]

L'hyperréalisme en réaction vis à vis de la photographie a poussé les
agrandissements jusqu'à produire des toiles de plusieurs 5 m sur 3 travaillé au
petit pinceau 000!