Quelques reflexions sur la techno Sony.

[dideos]

Chuis pas tres bavard habituellement. Je profite d'un peu de temps libre pour argumenter un peu pkoi je considere que Canon est mal barré en ce moment par rapport a la concurrence.

J'ai retrouvé une doc Sony expliquant l'interet de leur techno par rapport a la techno classique (Canon)
http://www.sony.net/SonyInfo/technology/technology/theme/cmos_02.html



La difference est que la numerisation est faite plus tot.
Avantage : elimination des sources de bruit analogique dans les amplis, le cds et la circuiterie avant le CAN
Sur leur dessin, tout ce qui est en vert et bleu est baptisé red de bruit, mais c'est de la red bruit non destructive, elle corrige juste le bruit de structure venant de la difference d'offset d'un pixel a l'autre.
IL y a un cds analogique avant le convertisseur , il est necessaire pour eliminer les quelques volts d'horloge superposés au signal utile, pour n'envoyer que celui la dans le convertisseur. Mais c'est pas lui qui fait le boulot important, c'est le cds numerique juste apres le convertisseur.
Celui la est vachement osé (sur le graphique en dessous, tout ce passe a l'interieur d'une periode d'horloge pixel, donc faut que ca pédale tres vite)

Le principe :
Sur le diagramme, VRST est le niveau de palier de noir, variable d'un pixel a l'autre, qu'on cherche a annuler. Celui qui genere le bruit de structure fixe. Le signal utile est superposé a ce signal d'offset = VSIG + VRST (pour un pixel donné)
A partir d'une reference de tension tres stable (ref Vramp) on declenche un compteur qui genere une rampe bien calibrée.
Dans un premier temps (signal d'offset) cette rampe est comparee a VRST . Quand la rampe = VRST, le compteur s'arrete, le nombre obtenu représente la valeur de l'offset VRST , en numerique. Dans un second temps (signal utile) , on remet la rampe a zero et on fait repartir le compteur dans l'autre sens. Meme principe, cette fois quand la rampe est egale a VSIG + VRST, le compteur s'arrete et le nombre obtenu représente (VSIG + VRST) en numerique.
Ne reste plus qu'a faire la soustraction (VSIG + VRST) - (VRST) , on obtient VSIG , le signal utile sans le FPN.
Au pixel suivant, on aura un signal different VSIG2 et un offset different VRST 2, et la manip donnera (VSIG2 + VRST2) - (VRST2) = VSIG2.
... on aura bien eliminé l'offset variable de pixel a pixel.
Faut bien voir que le CDS est la partie la plus delicate dans tout le traitement du signal fourni par le capteur.
Le cds analogique classique (type Canon) a une efficacité limitée d'une part parceque tout traitement analogique est sujet a des variations (thermiques, etc...) mais aussi parcequ'il peut etre lui meme perturbé par une electronique pas tres "clean" et pas tres rigoureusement concue.
Sony utilise bien un cds analogique, mais il ne sert qu'a la mise en forme du signal a envoyer dans le convertisseur.
Le cds numerique, lui, est parfait. La rampe est numerique, les valeurs du compteur qui représentent l'offset et le signal utile ont une précision absolue (en gros, celui du quartz de l'horloge, 10e-7..)

[dideos]

Donc, par ce principe on peut eliminer quasi completement le FPN et toutes les merdes qui sont injectées dans la partie analogique avant conversion. Tout cette partie est baptisée red bruit, mais c'est une red de bruit non destructive puisqu'elle n'agit qu'au niveau du pixel. Donc, pas d'impact sur la resolution spatiale.
Le banding , qui est provoqué sur la techno classique par une injection de merde entre le cds et le convertisseur, passe lui aussi a la trappe . Il est eliminé par le cds numerique, sans effet sur la resolution.
IL est important de noter que toute la reduction de bruit dont on parle dans le doc Sony n'a aucun effet négatif sur la resolution spatiale, la colorimetrie etc... Elle agit au niveau du pixel, et n'a rien a voir avec la red de bruit logiciel destructive habituelle, qui peut etre ajoutée ensuite (ou pas) avec les effets que l'on connait . Perte de resol, desaturation, bas niveaux gommés, etc...

D'autre part, si on revient au schema de principe et a l'autre source de bruit, non plus fixe (FPN) mais temporelle (bruit electronique des circuits analogiques),
- D'un coté la techno classique, avec le bruit du transistor fet de sortie, le bruit des amplis analogiques, le bruit du cds, tout le bruit injecté sur la circuiterie avant le convertisseur, le bruit du convertisseur
- D'un autre, il ne reste plus que le bruit du fet et le bruit du convertisseur. Et encore, on peut supposer qu'une partie du bruit de conversion (la partie BF) peut etre eliminée par le cds numerique. La partie analogique est reduite au minimum, et peu sujette a des perturbations.
Un autre avantage de la techno Sony est d'avoir non pas un CAN pleine bande, mais un CAN par colonne. Double avantage. D'une part en vitesse de lecture c'est plus confortable. D'autre part ca diminue la bande passante necessaire pour passer le signal analogique, or chacun sait que le bruit thermique (bruit blanc) est proportionnel a la racine carrée de la bande passante. Donc, si en mettant quelques milliers de convertisseurs en diminuant d'autant la bande passante necessaire pour passer le signal analogique, vous me suivez ... Ya d'autres sources de bruit, mais bon...

Au final, je ne suis pas surpris qu'on puisse gagner les 2 ou 3 steps constatés dans la pratique et dans les mesures (DXO) sur le bruit global de lecture a ISO de base, par rapport a la techno classique (Canon). Ceci avant de parler de red de bruit logiciel.
J'insiste encore... dans tout ce qui précede, on parle de red de bruit hardware, a l'echelle du pixel, non destructive. Apres, on fait ce qu'on veut avec le logiciel mais la, le logiciel il est completement absent.

[supereros]

Salut !

Je suis admiratif.

Autrement dit, les ingés Sony auraient développé une technologie plus radicale de traitement du bruit à haute sensibilité qui repousserait, en introduisant du numérique à un niveau plus radical, les limites de l'exploitation des hautes sensibilités d'un capteur. Et les ingés Canon se seraient déjà lourdement engagés dans une voie dont on sait déjà qu'elle ne pourra pas fournir les mêmes résultats ?

L'enjeu est-il réellement aussi crucial au niveau d'un usage amateur ?

Quoi qu'il en soit, merci pour cet effort de vulgarisation (qui demanderait sans doute quelques niveaux de médiation supplémentaires pour des gens dont la culture scientifique et technologique est encore rudimentaire, comme c'est mon cas) !

Bonnes photos à toi...

[dideos]

concretement, sur une image sous ex poussée de 9 stops ca donne ca :
C'est pas rigoureux comme comparatif, mais a ce niveau c'est suffisamment parlant 

A gauche, 5D2. A droite, K5
http://forums.dpreview.com/forums/read.asp?forum=1032&message=37137480



Oui je sais, ca n'interesse pas les bons photographes. Enfin, surtout les bons photographes qui roulent en Canon hein (ca les met de mauvaise humeur quand on aborde le sujet allez donc savoir pkoi), parceque les autres ils sont contents.

[supereros]

Salut !

Ok ! Plus besoin de médiation de médiation : le message passe très bien de lui-même.

Merci pour cette illustration !

Et sur un plan industriel, c'est vraiment une catastrophe pour Canon ?

Bonnes photos...

[Powerdoc]

Avantage Sony pour l'instant, effectivement.
Mais je suppose que Canon va réagir. Le problème pour eux sera de contourner les brevets.
Au pire, Canon pourra toujours acheter ses capteurs à Sony, mais là, ce sera le consommateur qui sera présent, car Sony serait en position de monopole.

Mais bon pour l'instant, cela ne va pas m'empécher de faire des photos, ainsi que tout ceux qui ne possédent pas un appareil doté de ce capteur, comme le D90 par exemple, pour ne citer que les plus vendus.

[giraffe]

Sur les photos je remarque que le procédé SONY est 20 fois plus cher que celui de CANON 

Je suis complètement à la ramasse pour l'explication technique, mais je constate une fois de plus que les ingénieurs de SONY inventent toujours des procédés à la logique imparable comme se fut le cas en vidéo et traitement du signal.

C'est pas NIKON qui utilise également les capteurs SONY 

[Nikojorj]

Autrement dit, les ingés Sony auraient développé une technologie plus radicale de traitement du bruit à haute sensibilité

Attention : le progrès à haute sensibilité semble beaucoup moins évident que celui illustré ci-dessus, qui concerne des images prises à sensiblité de base et sous-exposées. Le gain est donc en dynamique, pas tant en haute sensibilité.
A toi de voir selon tes photos si ça t'est utile ; pour moi, ça l'est, et chez Canon le progrès effectué depuis mon 300D est sensible mais pas énorme (réduction du banding, quand même, sur les 500D et surtout 550D de ce que j'ai pu en apercevoir).

Et les ingés Canon se seraient déjà lourdement engagés dans une voie dont on sait déjà qu'elle ne pourra pas fournir les mêmes résultats ?

J'espère que les ingés Canon sauront se sortir les doigts, quand même... La réduction du banding sur les appareils les plus récents (génération du 7D) me semble un signe pas si catastrophique que ça, mais oui ils ont du pain sur la planche.

C'est pas NIKON qui utilise également les capteurs SONY 

Nikon D7000 et Pentax K5 utilisent ce système, avec une forte amélioration de la dynamique.
Le D3x aussi je crois, et si ça se trouve les Sony a850 et a900 (là chuis pas sûr).

NikoJorj, photographe en Canon pas supercontent mais qui du coup est quand même content d'avoir une bonne raison de ne pas changer son 300D

[Powerdoc]

Ceci dit, la comparo que nous montre Dideos, c'est avec le 5D2 qui fait effectivement du banding horizontal et vertical. le 7D et le 1D4 ne font que du banding vertical (cf fil d'astrophoto).
Le capteur sony, lui ne fait aucun banding.
Mais bon si Canon a réussi à eliminer le banding horizontal, il y a peut être un espoir pour le vertical.

[dideos]

Autrement dit, les ingés Sony auraient développé une technologie plus radicale de traitement du bruit à haute sensibilité qui repousserait, en introduisant du numérique à un niveau plus radical, les limites de l'exploitation des hautes sensibilités d'un capteur. Et les ingés Canon se seraient déjà lourdement engagés dans une voie dont on sait déjà qu'elle ne pourra pas fournir les mêmes résultats ?

L'enjeu est-il réellement aussi crucial au niveau d'un usage amateur ?

L'idee n'est pas revolutionnaire, c'est bien connu qu'il faut numeriser le plus tot possible. Sony connait la techno depuis bien plus longtemps que Canon.
On ne peut pas dire que Canon se soit engagé sur une mauvaise voie. Cette voie etait la meme pour tout le monde, c'etait la bonne a l'epoque du 300D.
Le pb c'est qu'aujourd'hui on est en 2011, que Canon est resté a l'epoque du 300D mais que les autres ont évolué.
Alors apres, savoir si on a besoin de ce progres ou pas a chacun de voir. En tout cas, ce n'est pas une evolution qui est sensée avoir une repercussion sur le cout (en dehors du cout de developpement bien sur). Peut etre qu'ils ont des trucs dans les cartons chez Canon. Je les sens quand meme assez mous du genou. Leur politique qui est de remettre des pixels parce que de toutes facons leur electronique de mauvaise qualité (par rapport aux autres) n'est pas capable de supporter des pixels de grande capacité, elle a des limites.
Le fait que le 1ds4 joue les serpents de mer n'est pas non plus tres bon signe sur leur etat d'avancement. On verra en 2011. Peut etre qu'on aura une bonne surprise.

[dideos]

Attention : le progrès à haute sensibilité semble beaucoup moins évident que celui illustré ci-dessus, qui concerne des images prises à sensiblité de base et sous-exposées. Le gain est donc en dynamique, pas tant en haute sensibilité.

Absolument, ce n'est utile qu'a sensibilité de base pour la dynamique et  a basse sensibilité en general.
Ce qui est amusant avec de telles perfs, c'est que le bruit electronique est tellement faible que la notion d'ISO perd de son sens.

[supereros]

Salut !

Absolument, ce n'est utile qu'a sensibilité de base pour la dynamique et  a basse sensibilité en general.
Ce qui est amusant avec de telles perfs, c'est que le bruit electronique est tellement faible que la notion d'ISO perd de son sens.

En voyant l'illustration, c'est bien comme ça que j'ai compris les choses.

Le banding, ça se traduit par cet effet tartan écossais ?

Bonnes photos à vous...

[supereros]

Salut !

En voyant l'illustration, c'est bien comme ça que j'ai compris les choses.

Le banding, ça se traduit par cet effet tartan écossais ?

Bonnes photos à vous...

[supereros]

Salut !

Désolé pour le bug !

Bonnes photos à tous...

[dideos]

Ceci dit, la comparo que nous montre Dideos, c'est avec le 5D2 qui fait effectivement du banding horizontal et vertical. le 7D et le 1D4 ne font que du banding vertical (cf fil d'astrophoto).
Le capteur sony, lui ne fait aucun banding.
Mais bon si Canon a réussi à eliminer le banding horizontal, il y a peut être un espoir pour le vertical.

J'ai hésité un peu a mettre les photos, parceque le gars qui envoyé l'image n'a pas de K5 et il a juste essayé de reproduire le test de sous ex du K5 sur son 5D2.
Mais bon, meme si c'est grossier ca montre le gap a combler.
Sinon ya pas que le banding. Si on essaie tant bien que mal de l'enlever, il reste ca :

Ya encore un petit peu de boulot

[dideos]

Le banding, ça se traduit par cet effet tartan écossais ?

Il est tout a fait vrai, toutes choses egales par ailleurs, que le banding est une specialité ecossaise mondialement reconnue
(celle la je m'empresse de la faire avant que JB ne passe par la)

[dideos]

Bingo !
Un peu de recherche, je viens de trouver le brevet du cds digital !
Il est chez IBM et il a plus de 10 ans.
http://www.freepatentsonline.com/5877715.html

Par contre, j'ai trouvé aussi le brevet chapeau du capteur Sony qui date de 2009. Il s'appuie entre autres sur le brevet IBM.
Ils se sont pas foulés dans la doc sony, ils ont repris le diagramme du brevet IBM
http://www.freepatentsonline.com/7864094.html
Il y a des trucs interessants de dedans
7230558           Column analog-to-digital conversion apparatus and method supporting a high frame rate in a sub-sampling mode   June, 2007   Lim   341/155
20050253942   AD conversion method and semiconductor device for use in physical quantity distribution detection   November, 2005   Muramatsu et al.   
6965407           Image sensor ADC and CDS per column   November, 2005   Boemler et al.   348/302
6963373           Image processing apparatus which reduces noise by adjusting the transition timing   November, 2005   Imaizumi   
6914631           Image sensor   July, 2005   Udo et al.   
5920274           Image sensor employing non-uniform A/D conversion   July, 1999   Gowda et al.   341/155
5877715           Correlated double sampling with up/down counter

Bonne lecture

[dideos]

a noter que la rampe, généree par un compteur indépendant, realise la fonction CAN avec le comparateur.
C'est le CAN le plus rudimentaire qui existe (dit convertisseur a simple rampe, variante a rampe numerique).
Simple, mais réputé lent parcequ'il lui faut un certain nombre de cycles d'horloge pour faire la conversion. Le brevet est generique et ne dit pas a quelle frequence l'horloge du compteur up/down pédale, mais dans le cas du Sony la frequence doit etre respectable parcequ'elle conditionne le nb de bits final.
On notera aussi que les amplis analogiques de la techno "classique" ont disparu. Le gain "ISO" est realisé en numerique, ca explique pourquoi la notion de gain ISO a perdu un peu de son sens. Cad, concretement si on veut faire une image a 800 iso , a temps d'expo identique on aura le meme resultat en rapport S/B, en faisant l'image a 800 iso ou en la faisant a 100 iso et en poussant de 3 stops le fichier au developpement. A la courbe pres, mais bon la courbe c'est de la cosmétique en fin de traitement.
Ca oblige naturellement les CAN colonne a tourner sur un grand nb de bits, minimum 16 si on veut des RAW en 12b. Mais je dirais, 2 de plus

[dideos]

Rien de revolutionnaire, mais un traitement intelligent et judicieux exploitant au mieux la techno actuelle.
A comparer a Canon qui a chaque nouvelle generation depuis le 300D nous sert la meme tambouille technico commerciale vaseuse "on a amelioré les microlentilles et le bruit du fet de sortie".

Il est evident que la techno Sony apporte un gros plus, et qu'au rythme ou Canon evolue avec leur ancienne techno il leur faudra plusieurs siecles pour atteindre le meme niveau
Bilan des courses en ce qui me concerne. Je me vois mal acheter a partir de maintenant un boitier qui soit basé sur l'ancienne techno, ca serait comme acheter une bagnole marchant au charbon de bois. Ya plus qu'a attendre .

[Nikojorj]

A comparer a Canon qui a chaque nouvelle generation depuis le 300D nous sert la meme tambouille technico commerciale vaseuse "on a amelioré les microlentilles et le bruit du fet de sortie".

Pour nuancer un peu, ils ont quand même fait des progrès sur le bruit de lecture à hauts isos depuis le 10D (qui était sorti un peu avant le 300D), mais sur le fond, pour moi qui ai besoin de dynamique à bas isos, entièrement d'accord.

Et de toutes façons... c'était écrit (à moins que ce ne soit Pentax?). 

[chelmimage]

Merci pour ce point technologique.
Donc actuellement quels appareils fabriqués par Sony utilisent cette technologie? Y a t-il divers degrés de perfectionnement?

[korbb]

concretement, sur une image sous ex poussée de 9 stops ca donne ca :
C'est pas rigoureux comme comparatif, mais a ce niveau c'est suffisamment parlant 
[/url]

A ce niveau de mauvaise foi c'est de la pure provoc' ou de la bêtise?

[Nikojorj]

A ce niveau de mauvaise foi c'est de la pure provoc' ou de la bêtise?

Ex-fan du sixtyD, où sont tes années folles? 

NB Pour les autres fanboys, merci de ne pas trop polluer la discute...

[Fab35]

Je ne réfute pas les dires de Dideos, quand ils sont argumentés correctement et la tête froide. Ca n'est pas toujours le cas ces temps-ci.

Canon a certes un retard sur la propreté du signal restitué, ok. Sony a visiblement très bien bossé, c'est un fait aussi. Bien.

Mais, le coup de la récup de 9 diaph est tout de même à réserver à la pure démo d'un cas plus qu'extrème, disons ayant pour seul but de montrer qu'effectivement le traitement est très propre à la sensibilité de base sur le K5. Ce cas n'est pourtant absolument pas représentatif de la réalité photo au quotidien. Le gus qui se gourre de 9 diaph en exposant devrait revoir ses notions photo !!!  Mais bon, le résultat est impresionnant vu comme ça (bien que je demande à voir en vrai ce que ça donne  ), et oui, je suis conscient de ce que ce test a comme conséquence sur la dynamique du boitier, un peu en berne chez Canon aujourd'hui, du moins stagnante.

Je suppose que Canon, fidèle à sa philo du "j'en mets le minimum", a jugé admissible pour le quotidien du photographe de 2007 à 2010 les résultats de ses capteurs, à leur date de sortie tout du moins. Le 7D a subi quelques améliorations du traitement (banding), c'est un signe que les ingés sont parfaitement au courant de ce qui handicape les boitiers Canon face à la concurrence, surtout quand on mise bcp sur la quantité de pixels.
On peut imaginer aussi que l'absence de nouveautés en capteurs sur les 550D et 60D sont à mettre sur le compte de développements sérieux en cours. L'absence de 1ds4 aussi peut laisser penser qu'un gros boulot se trame pour ne pas se gourrer et sortir un produit trop imparfait (surtout à 7k€ !)...

A suivre...

[Nikojorj]

Mais, le coup de la récup de 9 diaph est tout de même à réserver à la pure démo d'un cas plus qu'extrème

Non, c'est à penser en termes de dynamique, et du coup ça se rencontre assez couramment : en gros dans une scène d'une douzaine de diaphs d'étendue (rien de si extraordinaire en milieu naturel), on peut enfin avoir un peu de détails dans les ombres.

Le gus qui se gourre de 9 diaph en exposant devrait revoir ses notions photo !!! 

Faut pas non plus qu'il demande plus de dynamique alors!