Traitement du bruit ...

[Buzuk78]

Salutations,

Souhaitant changer mon boitier pour un EOS 40D, j'ai évidemment regarder les tests CI (3 derniers numéros) et ai comparer avec la concurrence actuelle... le D300 en particulier.

Dixit CI, le D300 a un piqué remarquable,exceptionnel. En tous cas, le vocabulaire est différent à la vue des résultats de l'EOS 40D : CI est moins enthousiaste !

Soit. Je ne me bats pas pour une chapelle et lorgne volontier chez les autres. MAIS...

En regardant les "patés de sable" du piqué du D300, je trouve que le piqué est bien moins bon chez nikon que chez canon : les vagues sont plus prononcées à ISO équivalent. Et c'est particulièrement flagrant.

Alors comment interpréter les résultats, les commentaires ?

[dideos]

Le piqué (FTM) est une caractéristique qui dépend du niveau de réhaussement de contour programmé dans le soft (beaucoup), de l'optique (pas mal), du filtre antialiasing (un peu) et du reste... pas du tout
L'interet des patés est de montrer le niveau de réhaussement sur une transition N/B et B/N dans l'image en fonction du niveau choisi dans les menus .
La participation du boitier au piqué (résol mis a part mais c'est autre chose) se réduit au filtre antialiasing autant dire a pas grand chose.
Si on compare 2 appareils avec un nb de pixels differents, grossierement on peut dire qu'avec une meme optique celui qui a le plus de pixels aura une meilleure résol et un moins bon piqué, qu'il compensera par le soft.
Bref les patés donnent plus une idée du reglage par defaut et de la plage de reglage du soft que de la qualité image du boitier.
Malheureusement les algos de red bruit detectent facilement les transitions N/B et ces patés présentent peu d'interet pour les ISOs autres que la valeur nominale, donc pour les capacités réelles du boitier en matiere de bruit. Sur ce type d'image on peut facilement avoir a la fois une transition "raide" et un bruit filtré "fort".
l'outil qui permettra de caractériser réellement la degradation du piqué apportée par le filtrage soft est encore a l'étude 

[jmaa]

  La limite des test est le jpeg car sur tous les appareils le jpeg est produit après un  traitement numérique intensif , ce qui fausse le résultat obtenu ( bruit et résolution).
  Le mieux serait de faire les tests à partir des fichier raw ,maiq avec quels dérawtiseur? D'autant plus qu'un certain nombre de constructeur pté-traite leur fichier raw.
  Sinon au vu des derniers test CI, l'appareil ultime en qualité est le Nikon D40X avec le zoom de base!   

[Verso92]

Décidément, les tests de CI (pâtés de sable et courbes systématiquement "au taquet" même avec les objectifs "kit") perturbent beaucoup de monde, moi le premier...

;-)

[Odi]

Y aurait-il un specialiste informatique/électronique/et autres sciences occultes du binaire pour m'éclairer sur le terrain de l'amélioration du traitment du signal...

En cette période de sortie de nouveau boitiers à petits capteurs (4/3 olympus, et aps), je me demandais jusqu'où on pouvait-pourrait aller dans l'optimisation du signal, sur le plan "informatique"?

Et éventuellement comment? (gestion des différents élément que sont lissage, bruit de luminace, bruit chromatique)

Quand je vois ce que peux sortir finalement le E3, je me dis que les progrès sont significatifs... mais jusqu'où peuvent ils aller par exemple?

Amis techniciens, merci d'avance de vos lumières!!     


ps : evitons les débats FF et petit capteurs qui ne m'intéressent pas particulièrement ici...

[Bernard2]

en attendant que des spécialistes en electronique et traitement du signal répondent on peut faire un bref historique des évolutions constatées en 10 ans.

Globalement le traitement du bruit dans les images (c'est à dire une fois numérisation effectuée) et dans l'appareil est ce qui a le plus progressé régulièrement.
les logiciels spécialisés dans l'atténuation du bruit dans les images existaient déja et étaient tres efficaces, ce qui montre que c'était la puissance de calcul intégrée aux appareils, et non la technique d'atténuation elle même, qui pénalisait les appareils.
Et de fait à chaque génération d'appareils la technologie des capteurs changeait peu mais la puissance de calcul augmentait permettant des algorithmes plus élaborés, d'où progression regulière.

Mais ce type de progression a une limite bien sur puisque, à bruit de capteur égal, les seuls progres  ne peuvent porter que sur la bonne différenciation entre bruit et signal, mais les deux étant intimement mélangés on imagine bien intuitivement que quelque soient les manières agir sur l'un pénalise l'autre.
AMHA de ce coté on ne doit pas être loin du plafond car il n'y a plus guère de différence entre les logiciels externes et ceux intégrés.
Et comme les logiciels externes ne progressent pas ou bien peu depuis 5 ans,il n'y a guère de chance que les modeles embarqués fassent différement.

[Odi]

en attendant que des spécialistes en electronique et traitement du signal répondent on peut faire un bref historique des évolutions constatées en 10 ans.

Globalement le traitement du bruit dans les images (c'est à dire une fois numérisation effectuée) et dans l'appareil est ce qui a le plus progressé régulièrement.
les logiciels spécialisés dans l'atténuation du bruit dans les images existaient déja et étaient tres efficaces, ce qui montre que c'était la puissance de calcul intégrée aux appareils, et non la technique d'atténuation elle même, qui pénalisait les appareils.
Et de fait à chaque génération d'appareils la technologie des capteurs changeait peu mais la puissance de calcul augmentait permettant des algorithmes plus élaborés, d'où progression regulière.

Mais ce type de progression a une limite bien sur puisque, à bruit de capteur égal, les seuls progres  ne peuvent porter que sur la bonne différenciation entre bruit et signal, mais les deux étant intimement mélangés on imagine bien intuitivement que quelque soient les manières agir sur l'un pénalise l'autre.
AMHA de ce coté on ne doit pas être loin du plafond car il n'y a plus guère de différence entre les logiciels externes et ceux intégrés.
Et comme les logiciels externes ne progressent pas ou bien peu depuis 5 ans,il n'y a guère de chance que les modeles embarqués fassent différement.

Merci de cette première réaction Bernard.

[jr56]

Une bonne piste d'amélioration, c'est tout simplement de limiter le bruit à chaque étape, ce qui est plus efficave que de le combattre ensuite par logiciel (ce qui, la physique étant eminnement morale, se traduit par d'autres dégradations, lissage des détails notamment).

Parmi les pistes récentes :
Agrandir la taille des photosites (à résolution égale): le bruit est d'autant plus faible que chaque photosite est grand. Ceci se fait en minimisant la place prise sur le capteur par les autres fonctions "annexes": pistes de sortie, drains recueillant les élmlectrons en excès... on joue aussi sur le fait qu'on sait maintenant mettre de la circuiterie sur 2 voire 3 couches sur le capteur: on renvoit qur la face arrière d'autres fonctions, ce qui permet de garder un max. de place sur la face "sensible" pour les photosites.

Utiliser les Cmos, plutot que les CCD, le CMOS permettant d'implémenter facilement de façon industrielle d'autres circuits électroniques, et donc de réaliser certaines fonctions au plus près du photosite (ce qui limite le trajet à effectuer par le signal analogique issu du photosite, ce signal étant le plus sensible aux bruits perturbants. Ainsi le capteur Exmor de Sony implémente les convertisseurs analogiques/numériques sur chaque colonne de photosites: on passe en numérique rapidement, avant de sortir du capteur. On peut aussi implémenter des traitements anti-bruits ciblés à chaque source/nature  de bruit au plus près de l'endroit oùm il engendré.


Il existe d'autres possibilités (et je suis loin de les connaître toutes). mais on peut par exemple reforidir le capteur. c'est ce qu'on fait en astronomie sur les CCD avec des modules à effet Peltiercollés contre le capteur (mais sans doute pb. de consommation/autonomie sur des boitiers photos)

[Bernard2]

Je suis d'accord qu'il peut encore subsister quelques différences entre les traitements internes et les logiciels externes mais je suis plus modéré sur le niveau de ces différences.

Même si les paramètres accessibles dans les boitiers sont plus limités que dans ces logiciels, il ne faut pas tout de même oublier de régler l'accentuation en conséquence (car les logiciels externes n'oublient pas de le faire pour compenser le lissage).
ici un exemple juste pour donner une idée de ce niveau de différence en automatique  dans l'appareil bien sur, mais aussi dans le logiciel externe, (ici noise ninja). la seule modification dans le boitier a été d'augmenter l'accentuation à 5 au lieu de 3 en standard.
image du haut traitée par noise ninja, celle du bas par le D300 en mode elevé (crops 100% à 1600 iso)

on peut noter une toute petite différence liée à une accentuation un peu plus forte dans noise ninja (provoquant d'ailleurs quelques artéfacts autour des lettres "HM903DT"

[Bernard2]

j'ai plus de différence que toi Bernard entre le traitement interne du boitier et neat image.
Mais comme tu le fais justement remarquer, je n'accentue pas la netteté quand j'active le filtre anti-bruit du E-3. je vais tester ça de façon plus appronfondie...

effectivement il faut tester le niveau d'accentuation le plus adapté au niveau de reduction de bruit choisi dans l'appareil .

[Odi]

disons que les soft "externes" traitent quand même un signal traité...

ma question sur l'amlioration du traitement portait sur l'amont...

[Odi]

Du point de vue electronique, le traitement du signal à enormement progressé ces derniéres années, et je ne vois pas de raisons pour que cela s'arrête...
Alors à moins d'estimer que la technologie à atteind la maximum de ce qui peu être techniquement fait, cela devrait continuer...

c'est bien la question...

[Horzadi]

Et comme les logiciels externes ne progressent pas ou bien peu depuis 5 ans,il n'y a guère de chance que les modeles embarqués fassent différement.

Et c'est bien la le probleme... Il semblerais que le traitement du bruit ai atteind ses limites depuis bien longtemp.

Evidement Ci testant des jpeg voit une amélioration à chaque nouvelle vague d'appareil, mais j'ai l'impression qu'on teste le logiciel embarqué plus qu'autre chose.

Pour ma part je ne voit qu'une piste d'amélioration crédible qui passe soit :

- par des capteurs N&B (donc sans filtres de couleurs qui bouffent de la lumiere)
- par des capteurs avec moins de filtres de couleurs (projet chez Kodak)
 

[Odi]

mais le raw est déjà un signal traité non ?

si un même raw traité par différents logiciels peut donner des niveaux de bruits différents, qu'en est-il du traitement qui aboutit au raw?

[Bernard2]

disons que les soft "externes" traitent quand même un signal traité...

ma question sur l'amlioration du traitement portait sur l'amont...

Ben ce n'était pas tres clair alors car tu parlais de progres en traitement informatique par ex
 ces traitements se font sur le signal numérisé c'est à dire en fin de course.
Les autres (au niveau du signal analogique) ont des potentialité d'evolution tres limitées compte tenu du niveau atteint.
La plus grande progression a attendre maintenant est au niveau de l'architecture des capteurs eux même (filtre de bayer principalement, car le facteur de remplissage a été tres fortement amélioré dans les dernières generations. La "suppression" de ce filtre permettrait de gagner d'un coup 1 à 2 IL de bruit.

[Odi]

Ben ce n'était pas tres clair alors car tu parlais de progres en traitement informatique par ex
 ces traitements se font sur le signal numérisé c'est à dire en fin de course.
Les autres (au niveau du signal analogique) ont des potentialité d'evolution tres limitées compte tenu du niveau atteint.
La plus grande progression a attendre maintenant est au niveau de l'architecture des capteurs eux même (filtre de bayer principalement, car le facteur de remplissage a été tres fortement amélioré dans les dernières generations. La "suppression" de ce filtre permettrait de gagner d'un coup 1 à 2 IL de bruit.

ouij'ai mis informatique et électronique...


ce qui semble ressortir c'est qu'on arriverait à un seuil donc?

[canardphoto]

Peut-être. Des pistes sont explorées (Fovéon) ou pratiquées avec succès (Fuji), et on parle de suppression de ce truc astucieux mais quand même assez barbare et pénalisant, le filtre de Bayer.
N'empêche que le CMOS actuel a atteint un degré de performance qu'on avait peine à imaginer ou à espérer il y a disons... 7/8 ans (en 2000). A court/moyen terme, on peut supposer que c'est la "voie raisonnable" de la technologie, qui fera ses (petits) progrès en rentabilisant les investissements consentis par les fabricants.
Tiens, on peut tenter une analogie : vers 1958 (il y a... cinquante ans déjà !), les revues dites spécialisées annonçaient la mort proche du moteur à explosion "classique" au profit du moteur rotatif Wanckel. Au plus tard vers 1965/70, la mutation technique était "certaine". Scientifiquement démontré. Nous sommes en 2007, et nous savons ce qu'il en est advenu.....
Alors, au risque de se fourvoyer lourdement, on peut parier longue vie (disons quelques années, car au royaume de l'électronique et de l'informatique le temps va si vite !) à la technologie actuelle des CMOS !

[dideos]

La limitation sur les cmos venait surtout de la possibilité d'integrer sur la puce le traitement qui permet de reduire le bruit fixe (FPN) inherent a cette techno, plus important qu'avec les ccds.
C'etait plus un pb de techno de gravure et d'investissement qu'un pb de physique.
A partir du moment ou ca a été réalisé, la limitation vient maintenant du rendement optoéléctronique du capteur et ce n'est plus la meme chose.  Il se trouve que la techno a peu évolué de ce coté la et que le moyen le plus efficace reste d'augmenter la taille des pixels.
Les autres bruits d'origine electronique (amplis, CAN) sont loin derriere.
Reste qu'il est tres important (et pas toujours forcément facile) de bien soigner l'electronique pour ne pas faire apparaitre de cochonneries quand augmente le gain (banding et autres), parceque la red de bruit est inefficace sur ce genre de pb. Le travail a ce sujet effectué par Nikon sur le D3 est remarquable, on ne voit quasiment rien sur les images a 25k6 ISO.
C'est vrai que la solution Foveon est a priori la plus prometteuse.
La solution Fuji, qui consiste a sacrifier la resolution, la sensibilité et le rapport S/B au profit de la dynamique vers le haut a mon avis elle n'a pas beaucoup d'avenir (ca n'engage que moi ).

[dideos]

Pour le moteur rotatif, je ne sais pas si c'est un bon exemple. Il me semble que c'est surtout la crise petroliere des annees 70 qui l'a tué. Il n'y a que mazda pour avoir continué dans cette voie.
Mais en termes de perfs, la RX-8 fait 240 ch pour un 1300 atmo, c'est respectable par rapport aux poeles a mazout d'aujourd'hui.
La 787 qui a gagné le mans en 91 faisait dans les 800ch pour un 2.6 L atmo.

[vianet]

Si on s'intéresse au rendement de détection du capteur, encore appellé généralement "rendement quantique", on peine à dépasser les 30% et encore avec de gros photosites et un réseau de microlentilles performants; L'amélioration ou optimsation des performances en aval est plus dans l'esprit industriel, au nivau du CAN, puis des algos de filtrage dans le DSP. A moins d'une techno de rupture...

[Odi]

A partir du moment ou ca a été réalisé, la limitation vient maintenant du rendement optoéléctronique du capteur et ce n'est plus la meme chose.  Il se trouve que la techno a peu évolué de ce coté la et que le moyen le plus efficace reste d'augmenter la taille des pixels.

merci de ta réponse "scientifique" didéos

mais le rendement optoelectrique peut-il être amélioré dans le cas de l'apsc - je veux dire sans jouer sur la taille des pixels et changer complètement la narure du capteur

la techno foveon pourrait-elle apporter des progrès sur le bruit (il me semble que le capteur actuel est pourtant peu doué en la matière... non?)

[dideos]

Par contre (et j'en termine avec les moteurs rotatifs), question bruit ah mes amis, c'etait quelque chose surtout comparé aux tdis d'aujourd'hui (nostalgie)

http://www.youtube.com/watch?v=26GunHHSPYE

J'aime bien le mecano qui salue a la fin

[dideos]

Le rendement purement opto, je ne pense pas qu'on puisse gagner grand chose.
Par contre on peut envisager de reduire autant que possible le bruit d'origine thermique
La solution la plus radicale serait de refroidir le capteur . C'est courant en astro, mais les peltiers c'est pas tres compatible avec l'autonomie faudrait trouver autre chose.

[yaquinclic]

Merci dideos ce fut un pur boheur pour les cages à miel, ouaff que ça fait du bien

[Odi]

par contre, ça fait fuir les oiseaux comme déclenchement!