quelqu'un non fantaisite peut me rexpliquer le binning

[Powerdoc]

oui bien sur 8 microns, je pensais à 4 fois la surface , et c'est bien sur les basses lumières qui sont intéressantes

je pense que les constructeurs finiront par faire du binning si ils continuent à nous multiplier les pixels. Ce serait un vrai argument commercial.

[kochka]

Et encore faut-il que les zones de captures soient parfaitement jointives, sans pistes ou autres zones parasites entre deux zones de capture.
D'autre part il y a sur chaque cellule unitaire une micro loupe. 4 micro-loupes ont-elles le même rendement qu'un seule micro-loupe sur une surface 4x plus grande?

[Tonton-Bruno]

oui mais des photosites plus petits produiront plus de bruits et chaufferont plus

donc aucun gain sur 4 pixels de 4 microns par rapport a un vrai pixel de 8 micron ?

Le binning est destiné à augmenter la sensibilité du capteur.

L'exposition dure 4 fois moins longtemps, donc ça chauffe moins.

[Verso92]

Et encore faut-il que les zones de captures soient parfaitement jointives, sans pistes ou autres zones parasites entre deux zones de capture.
D'autre part il y a sur chaque cellule unitaire une micro loupe. 4 micro-loupes ont-elles le même rendement qu'un seule micro-loupe sur une surface 4x plus grande?

Tu crois peut-être que les zones de capture entre photosites sont parfaitement jointives sur un capteur conventionnel, kochka ?
Le binning ne fait que regrouper les photosites existants quatre par quatre, rien de plus...

[GBo]

Tu dois confondre : il n'y a pas de binning actuellement sur nos boitiers...

Salut Verso,
Tu as sans doute raison, mais j'ai toutefois un doute sachant que les SD-9/10 (au moins) de Sigma ont quelque chose qui y ressemble sous le nom de Variable Pixel Size (VPS) :
http://www.foveon.com/article.php?a=71

Est-ce du binning hard (avant converto) comme il se devrait pour mériter le nom de binning ? je ne sais pas, rien ne le dit et les fabricants sont avares d'info précises.

[GBo]

Le binning est destiné à augmenter la sensibilité du capteur.

Oui, et le rapport signal-sur-bruit ! Et au prix fort : la réduction de la résolution.

L'exposition dure 4 fois moins longtemps, donc ça chauffe moins.

heu...là je crois pas non. Dans le binning, on collecte les charges de plusieurs photosites, mais cette collecte porte sur la surface correspondante des photosites mis en commun. Le binning c'est vraiment comme si on avait des pixels plus gros, et on ne diminue pas son temps d'expo quand on lache son 60D pour retourner au 20D

[Verso92]

Salut Verso,
Tu as sans doute raison, mais j'ai toutefois un doute sachant que les SD-9/10 (au moins) de Sigma ont quelque chose qui y ressemble sous le nom de Variable Pixel Size (VPS) :

C'est tout à fait possible (à vérifier) : je ne connais pas plus que ça les Sigma...

[GBo]

Le binning pour un capteur monochrome, c'est compréhensible même par des élèves de l'école primaire !

Re-
Pour un capteur couleur à Bayer j'ai trouvé ceci (pour de l'astrophoto je crois), mais le schéma est pas clair clair ....

http://www.google.com/url?sa=t&source=web&cd=1&ved=0CBkQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.dalsa.ca%2Fpublic%2Fcorp%2Fpdfs%2Fpapers%2FDALSA_IISW2009_Flexible_Binning.pdf&rct=j&q=%22flexible%20binning%20structure%22&ei=wYhaTqjmMdOK4gSNmOSsBQ&usg=AFQjCNFZ8bWKnbc7F9mDiVasjHoRVnbIQA

[Verso92]

Oui mais la, vous allez profond dans le fondement quand même (aucun second degré dans mon propos, hein ...  )

Déformation professionnelle, sans doute : je suis habitué (bien obligé dans mon boulot !) à essayer de laisser le minimum de points dans l'ombre, autant que possible...
Et puis, (essayer de) comprendre physiquement les tenants et les aboutissants ne peut pas nuire, même si ce n'est pas indispensable à la pratique photographique au quotidien !

[GBo]

A Lucien,

Kodak fait aussi du binning couleur sur certains de ses capteurs.
J'ai trouvé une doc qui montre comment mais c'est pas du binning 100% analogique, c'est analogique/numérique :

http://www.google.com/url?sa=t&source=web&cd=2&ved=0CCoQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.kodak.com%2Fek%2FUS%2Fen%2FMTD-PS-0932_Kodak_Pixelux_Technology_Rev1.htm&ei=xI1aTvevD8mWOu68iNUH&usg=AFQjCNE8pvsz4bkR53BSZGuQdeUklnGZrg



- Dans le domaine analogique : addition des charges pour chaque couleur, on passe de 4x4 à 4x2 ("vertical charge binning")
- Dans le domaine numérique ensuite : de 4x2 on passe à 2x2 par moyennage ("digital averaging")

cdlt,
GBo

[astrophoto]

nous les astronomes, on utilise le binning sur nos CCD monochromes depuis seulement une bonne vingtaine d'années    

Effectivement ça permet d'améliorer le rapport signal sur bruit, par augmentation de la quantité de signal. Je rappelle que le bruit de photons (la lumière est bruitée, c'est physique : les photons arrivent de manière désordonnée, comme des gouttes de pluie) varie comme la racine carrée du nombre de photons, donc en binning 2x2 on multiplie le signal par 4, donc le rapport signal sur bruit est amélioré d'un facteur 2. Si on conserve la même exposition bien sûr, si on la diminue en proportion on n'y gagne plus rien (mais on peut aussi voir le binning comme le moyen de réduire l'expo tout en gardant le même rapport signal sur bruit, au prix d'une réduction du nombre de pixels évidemment : on n'a rien sans rien).
Au passage, je précise que le (vrai) bruit ne se "rajoute" pas à un signal, il le perturbe, et cela de manière aléatoire et donc imprévisible et non reproductible : le bruit ne se "soustrait" pas, il se subit. PS : je rappelle qu'il y a eu, dans CI d'avril 2010, un article qui expliquait tout (ou presque) sur le bruit  

Mais ça, c'est valable pour le binning "hard" : les électrons sont combinés avant conversion numérique. C'est facile à faire avec un CCD vu son mode de lecture, avec un CMOS ça n'est plus du tout aussi évident et à ma connaissance personne ne le fait, je ne suis même pas sûr qu'on y gagne quoi que ce soit par rapport à du binning "soft" (c'est à dire fait sur l'image a posteriori par logiciel, ce qu'on peut toujours faire même si le gain est un moins élevé que pour du binning hard. Chose que Photochiotte, malheureusement, ne sait pas faire ).

Et avec une matrice de Bayer effectivement ça se complique, on ne peut pas combiner comme ça des photosites adjacents. A priori, il faudrait donc prendre des paquets de 4x4 et non 2x2, et "binner" les photosites de même couleur. Avec un Foveon par contre, ça doit être plus facilement faisable vu sa structure. Remarque : le fait que les photosites soient "sans jointure" ou pas est sans importance, après tout quand on dématrice une matrice de Bayer, on interpole de séries de photosites rouges (pour la couche rouge) qui sont bien loin d'être jointifs puisqu'il y a un photosite vert ou bleu entre eux.

[Tonton-Bruno]

Merci Astrophoto.

Je savais que le binning était utilisé depuis longtemps en monochrome pour l'astronomie, mais j'avais peur de dire des sottises.

Si au début de la discussion, je parlais uniquement de binning logiciel, c'est parce que je pensais qu'en couleur, à cause de la matrice de Bayer, le binning hardware n'avait pas beaucoup d'intérêt, à moins de grouper les pixels par 16, pour en avoir au moins 4 de la même couleur.
Dans ce cas, un capteur de 48MP donnerait une image de 3MP . Pas grand intérêt !

J'ai aussi un compact Canon S95 qui dispose d'un mode "scène à la bougie" qui divise la résolution par 4 et améliore très sensiblement le bruit à 1600 ISO.

Ce n'est disponible qu'en JPG, et il s'agit de toute évidence d'un binning logiciel obtenu à partir du Raw.

La qualité est bien meilleure qu'en mode normal, mais à partir du fichier RAW original, en réduisant la taille du fichier dans Photoshop avec l'option "bicubique plus lisse" (qui préserve les contours), on obtient un résultat comparable.

[GBo]

De rien LucienBalme

Salut Thierry,

Effectivement ça permet d'améliorer le rapport signal sur bruit, par augmentation de la quantité de signal. Je rappelle que le bruit de photons (la lumière est bruitée, c'est physique : les photons arrivent de manière désordonnée, comme des gouttes de pluie) varie comme la racine carrée du nombre de photons, donc en binning 2x2 on multiplie le signal par 4, donc le rapport signal sur bruit est amélioré d'un facteur 2.  [...]

Si je puis me permettre une petite précision, le document Kodak ci-dessus stipule que :
"Because the summed charge from two pixels is being measured in a single read operation, the overall signal-to-noise ratio of the resulting image is increased as shown in Figure 6"

Dois-je comprendre que le bruit de lecture aussi est diminué par le binning hard, pas seulement le bruit photonique ?
Alors que le binning dans le domaine numérique (qui est équivalent à un resampling classique fait proprement hors boitier), lui n'attaque (principalement) que le bruit photonique.

Ceci (la minimisation supplémentaire du bruit de lecture) expliquerait pourquoi Kodak mesure un gain supérieur pour le binning partiellement analogique (cf. la courbe verte pleine "Same-Color PIXELUX Binning") par rapport au binning entièrement numérique (courbe verte pointillée "Standard 4-pixel average") :



Dans l'attente de ton avis,

cordialement,
GBo

[astrophoto]

Dois-je comprendre que le bruit de lecture aussi est diminué par le binning hard, pas seulement le bruit photonique ?
Alors que le binning dans le domaine numérique (qui est équivalent à un resampling classique fait proprement hors boitier), lui n'attaque (principalement) que le bruit photonique.

oui, c'est bien ça la différence. Avec le binning hard, le bruit de lecture n'intervient qu'une fois pour le groupe de photosites combinés, alors qu'en binning soft il est présent pour chacun d'eux, et intervient donc 4 fois pour du binning 2x2 (et faire intervenir un bruit 4 fois, ça double son amplitude).

[GBo]

Merci beaucoup.

[kochka]

Tu crois peut-être que les zones de capture entre photosites sont parfaitement jointives sur un capteur conventionnel, kochka ?
Le binning ne fait que regrouper les photosites existants quatre par quatre, rien de plus...

Mais un photosite 4 fois plus grand, n'a pas de pistes au milieu.
Reste à savoir si les pistes entre photosites seront 4 fois plus grands si les photosites sont 4 fois plus grands?

[FX-Bucher]

Et avec une matrice de Bayer effectivement ça se complique, on ne peut pas combiner comme ça des photosites adjacents. A priori, il faudrait donc prendre des paquets de 4x4 et non 2x2, et "binner" les photosites de même couleur. Avec un Foveon par contre, ça doit être plus facilement faisable vu sa structure. Remarque : le fait que les photosites soient "sans jointure" ou pas est sans importance, après tout quand on dématrice une matrice de Bayer, on interpole de séries de photosites rouges (pour la couche rouge) qui sont bien loin d'être jointifs puisqu'il y a un photosite vert ou bleu entre eux.

Généralement, les fabricants de CMOS couleurs considèrent qu'il y a quatre couches de couleur (donc 2 vertes). Bien sûr ça décentre un poil les couleurs (la technique dans le document indiqué par GBO plus haut est un quelque sorte une optimisation pour contrer ce problème), mais ce n'est pas grand chose, et de toutes façons ce genre de fonctionnement n'est pas utilisé pour obtenir une qualité optimale (un redimensionnement a posteriori à partir de l'image ne peut être que meilleur - j'ai des gros doutes sur la technique exposée dans le document Kodak ci-dessus). Mais je suis quasi sûr que le binning 2x2, voir même 4x4, est présent sur l'intégralité des capteurs CMOS qu'on trouve en photographie aujourd'hui, même si ça n'a pas du être toujours le cas (par exemple le 40D devait avoir un mode binning tandis que le 20D ne devait pas l'avoir).

[astrophoto]

par exemple le 40D devait avoir un mode binning tandis que le 20D ne devait pas l'avoir

en tout cas une chose est sûre, si le capteur du 40D (ou un autre) dispose de cette capacité, elle est bien cachée et pas accessible à l'utilisateur !

[FX-Bucher]

en tout cas une chose est sûre, si le capteur du 40D (ou un autre) dispose de cette capacité, elle est bien cachée et pas accessible à l'utilisateur !

Bien sûr que ce sont des fonctionnalités inaccessibles à l'utilisateur, mais j'ai peine à croire que les ingés Nikon s'amusent à traiter des images de 24 Mpix à quelques 30 images/s pour sortir une imagette en liveview (faut imaginer le débit que ça fait en sortie du capteur, et la puissance que ça va demander au processeur derrière si il n'y a pas de réduction en amont de la taille).

Enfin pour appuyer mon propos, ceci est un capteur de réflex qui possède un mode binning 2x2 : http://www.aptina.com/products/dslr/mt9h004/

[Fovéa35]

Bien sûr que ce sont des fonctionnalités inaccessibles à l'utilisateur, mais j'ai peine à croire que les ingés Nikon s'amusent à traiter des images de 24 Mpix à quelques 30 images/s pour sortir une imagette en liveview (faut imaginer le débit que ça fait en sortie du capteur, et la puissance que ça va demander au processeur derrière si il n'y a pas de réduction en amont de la taille).

Il n'y a pas besoin de binning pour ça, il suffit de prendre un pixel sur 4 par exemple, c'est plus simple...

[Fovéa35]

alors là t'as tout gagné  , tu te retrouve avec 4 fois moins de pixels et une qualité de compact ... à mon avis c'est pas le but hein ?

Pour faire du Live View ?

[astrophoto]

je ne connais aucune raison de penser que sur nos appareils le live-view et la vidéo se feraient en binning et non simplement en "sous-échantillonnant" les photosites. Le plus rapide n'est pas de lire tout le capteur et de faire du binning, mais de lire seulement les photosites dont on a besoin, ce qui est facile avec un CMOS. De toute façon, on en revient à la problématique du binning sur matrice de Bayer, où il faudrait grouper les photosites en 4x4. Or pour avoir au final une largeur de vidéo de 1920 pixels, il faudrait donc un capteur avec 7680 photosites de large, cad avec 39 millions de photosites (ou de pixels, par abus de langage)   

[MarcF44]

nous les astronomes, on utilise le binning sur nos CCD monochromes depuis seulement une bonne vingtaine d'années    ...

Merci pour ces rappels très intéressants, la course aux pixels semble en fait être un mal nécessaire si on corrèle ce fil et celui sur la diffraction. En photo grand public, le binning n'est actuellement dispo que sur quelques compacts et dos moyen format, difficile de savoir si c'est du binning hard...

[Tonton-Bruno]

Renée Bouillot explique très bien dans ses ouvrages sur le reflex numérique.

Comme je suis de retour à la maison, je viens d'ouvrir le tome 1 : Principes, acquisition et stockage.

Pages 100-105, il décrit à la fois le fonctionnement pour la vidéo, le LiveView et aussi le binning.

La vidéo et le Liveview

Méthode de sous-échantillonnage. On lit un pixel sur 4 en largeur et en hauteur, ou tout autre sous-échantillonnage.

Le Binning

Binning matériel monochrome comme on l'a décrit dans cette discussion.

Binning logiciel : le seul qui peut s'appliquer à un capteur à matrice de Bayer

S'il s'agit d'un capteur à filtre mosaïque (au minimum 4 pixels pour recueillir les informations de couleur), le binning ne peut être que logiciel.

[Fovéa35]

Binning logiciel : le seul qui peut s'appliquer à un capteur à matrice de Bayer

Je ne suis pas d'accord, on peut très bien imaginer un binning matériel par lots carrés de 4 pixels de même couleurs ; ce qui ne veut pas dire que cela existe déjà...