Analyse du banding

[astrophoto]

Comme vous le savez sûrement, le banding c'est un lignage vertical et/ou horizontal qui devient visible dans certaines conditions de prise de vue et de traitement (basses lumières notamment). L'image ci-dessous est un crop à 100% d'un offset (pose courte dans le noir) pris avec un 5DII à 400 iso, évidemment les niveaux ont été extrêmement serrés :



On perçoit un lignage noyé dans le bruit de lecture (bruit de fond non structuré). Mais en réduisant l'image (ci-dessous une réduction à 15%), le bruit a tendance à être moins perceptible alors que l'effet de tissu écossais devient bien plus évident :



Jusque là rien de neuf, mais ayant trouvé le moyen d'isoler complètement le banding (vertical et horizontal séparément), j'ai pu en faire des mesures sur 5DII et 7D, et ça je crois que c'est inédit (même Dxo ne le fait pas !) :





On voit bien que le banding est différent d'une image à l'autre (malheureusement, sinon on pourrait le soustraire), et que sur 5DII le banding horizontal et vertical sont comparables, alors que sur 7D c'est surtout le vertical qu'on remarque.

[astrophoto]

(suite)

Le graphique ci-dessous donne l'amplitude moyenne du banding :



Et ci-dessous le même graphique avec en plus le niveau du bruit de lecture :



Ces graphiques sont en % de la dynamique disponible, ce qui m'a semblé plus juste photographiquement parlant, mais on peut aussi voir ce que ça donne en nombre d'électrons :



Les déductions que j'en tire :

1) le niveau de banding est très inférieur au bruit de lecture, en gros d'un facteur 5 à 10. Malgré cela, il est bien identifiable car la vision humaine est redoutable pour repérer les structures régulières (ça doit dater du temps où nos ancètres chassaient le zèbre ) et c'est donc un facteur limitatif important de la qualité d'image perçue. Mais vu son niveau, il n'influence pas le résultat des mesures de dynamique capteur Dxo.

2) le niveau de banding (ramené à la dynamique dispo) ne dépend pas du réglage iso (contrairement au bruit de lecture qui augmente avec les iso)

3) il y a eu progrès en électronique sur le 7D pour le banding horizontal, par contre il reste comparable au 5DII pour le vertical. Mais du fait d'une capacité des photosites en électrons moitié moindre sur le 7D, au bout du compte, ramené en proportion de la dynamique, le banding horizontal du 7D est légèrement inférieur à celui du 5DII, par contre il est sensiblement plus élevé en vertical.

Je n'ai pas la certitude que tous les appareils d'une gamme donnent un niveau de banding équivalent, mais c'est le déjà cas pour deux 5DII qui donnent un signal thermique (pixels chauds) en longue pose très différent mais un niveau de banding comparable.

Je peux compléter ces mesures pour d'autres appareils Canon (ou pourquoi pas d'autres marques), évidemment je suis impatient de récupérer les premières images faites au 1DX !

Au passage, merci à Olivier-P qui m'avait fourni les images du 7D.

[astrophoto]

oui et puis?

et puis, et puis...ceux qui ont deux sous de jugeotte (ou même ceux qui n'en ont pas mais qui ont pris une minute pour réfléchir avant de dégainer leur clavier) auront compris qu'on peut ainsi comparer le banding entre appareils et voir si ça s'améliore en fonction des générations d'appareils, indépendamment des discours marketing. J'ai même cru comprendre, en lisant le fil sur le 1DX, que certains étaient assez intéressés de savoir comment il allait se comporter sur ce sujet pour lequel Canon n'est pas (du moins jusqu'à maintenant) le plus brillant constructeur   

[bazile]

Pas très bandant comme sujet 
Hophophop, je suis parti .........

[LViatour]

Très intéressant , merci pour tes lumières 

J' ai pu noter sur les derniers capteurs que Canon est en progrès sur le banding même si d' autres font beaucoup mieux

Moi je trouve cela très intéressant car c'est difficilement quantifiable et pas encore bien mis en avant dans les tests.

Tu as des tests du genre pour Nikon?

[Nikojorj]

Meeerci Thierry pour ces mesures inédites!

Juste pour être sûr, ans les images réduites du premier message, les traitement appliqués au 7D et au 5D² sont bien identiques?
Et sinon tu aurais un appareil décent sous le coude pour comparer? Ou d'autres canon plus anciens peut-être?

[astrophoto]

Juste pour être sûr, ans les images réduites du premier message, les traitement appliqués au 7D et au 5D² sont bien identiques?
Et sinon tu aurais un appareil décent sous le coude pour comparer? Ou d'autres canon plus anciens peut-être?

1) oui, les niveaux sont ramenés à dynamique équivalente
2) j'ai un vieux 40D que je peux passer à la moulinette, sinon j'aurais bien essayé un 1Ds4 pour voir si c'est mieux que le 5DII mais je n'en ai pas

[astrophoto]

Moi je trouve cela très intéressant car c'est difficilement quantifiable et pas encore bien mis en avant dans les tests.

Tu as des tests du genre pour Nikon?

non, pas de boitier ni de fichiers Nikon sous la main. A tenter, mais la difficulté potentielle avec Nikon c'est que l'offset est calé à zéro, il suffirait donc de trois fois rien pour masquer le banding éventuel sur un offset (à vérifier).

[dideos]

Salut Thierry,
C'est vachement interessant ton truc. Tu fais comment ? En filtrant la fft ?
J'ai l'impression que tu ne captures qu'un seul type de défaut, celui qui s'apparenterait a du bruit de clamp en luminance.
Dans la realité, sur le 5D2 on voit en + des défauts en couleur plus "gras" qui n'ont pas une amplitude constante sur toute la longueur.

Sinon, il y a des RAW du D4 ici :
http://forums.dpreview.com/forums/read.asp?forum=1021&message=40314615
Et un fil interessant ici, sur des mesures D4 vs D3s
http://forums.dpreview.com/forums/read.asp?forum=1021&message=40299741.

[astrophoto]

Salut Thierry,
C'est vachement interessant ton truc. Tu fais comment ? En filtrant la fft ?
J'ai l'impression que tu ne captures qu'un seul type de défaut, celui qui s'apparenterait a du bruit de clamp en luminance.
Dans la realité, sur le 5D2 on voit en + des défauts en couleur plus "gras" qui n'ont pas une amplitude constante sur toute la longueur..

salut Didier, ça me donne une idée : dématricer les images et voir ce qui se passe sur chaque couche

Sinon, il y a des RAW du D4 ici :
http://forums.dpreview.com/forums/read.asp?forum=1021&message=40314615
Et un fil interessant ici, sur des mesures D4 vs D3s
http://forums.dpreview.com/forums/read.asp?forum=1021&message=40299741.

je regarde tout ça...

[zenria]

Sympa ton analyse astrophoto. Je serais curieux de voir la même chose avec des RAW de D700.

Il serait aussi interessant de pouvoir caractériser la banding dans d'autres conditions de pdv, par exemple, sur le D700 du banding apparait à haut iso quand de fortes lumières sont dans le champ http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,73195.25.html...

[jp60]

Très intéressant! Ce serait intéressant de faire cette analyse sur un pentax K5...
Pour un néophyte, c'est en effet plus lisible ce genre de résultat quand on peut comparer entre plusieurs appareils.
En tous cas, bravo pour ton travail, j'avais beaucoup apprécié ton article sur le bruit dans CI. 

Jean-Pierre

[eric-p]

(...)
On voit bien que le banding est différent d'une image à l'autre (malheureusement, sinon on pourrait le soustraire), et que sur 5DII le banding horizontal et vertical sont comparables, alors que sur 7D c'est surtout le vertical qu'on remarque.

Merci pour le travail et l'analyse.
Existe-t-il des capteurs pour lesquels on peut soustraire le banding ?
Il m'avait pourtant semblé qu'on pouvait traiter au moins partiellement ce problème de banding sur les capteurs Canon.

[cassenoisettes]

Pour être franc je ne comprends pas tout : par exemple pourquoi peut on comparer le 5 et le 7 alors que dans mon experience perso, le 5 a du banding que je n'arrive pas a voir sur le 7 --> quel est ton avis sur la question

pour le 1D4, si tu veux je peux t'envoyer un RAW : donnes moi juste la procedure et les reglages que tu souhaites.

a+

[jp60]

Au fait l'aspect du banding, c'est reproductible sur un même appareil ou c'est aléatoire? Dans tes images à 100 iso sur le 7D, il y a des zones sans lignes horizontales, d'autres où elles sont présentes, ceci est constant?

Jean-Pierre

[dideos]

Il serait aussi interessant de pouvoir caractériser la banding dans d'autres conditions de pdv, par exemple, sur le D700 du banding apparait à haut iso quand de fortes lumières sont dans le champ http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,73195.25.html...

Pour ce defaut la, (vu que ca ne peut pas etre du blooming), c'est assez simple, c'est un probleme de traitement electronique. En video on appelle ca un probleme de clamp. Le responsable (comme souvent) est le cds qui sature. Le cds normalement est censé faire signal - niveau de noir.
Dans le cas ou on a une zone tres blanche dans l'image (plusieurs fois ou plusieurs dizaines de fois supérieure au niveau de saturation du capteur), le niveau de blanc reste blanc (il peut pas faire plus ) mais le niveau de noir décroche... il n'est plus noir. Ce sont les amplis qui saturent, et ils mettent un certain temps pour récupérer. Résultat, le resultat de la soustraction faite par le cds est plus grand => toute les lignes en regard de la zone éblouie apparaissent plus claires sur l'image.

[Pat20d]

Ce qui veut dire que le
niveau de banding est plus ou moins important en fonction de la scène photographiée ?

Certes il y a de ça mais pas seulement si ?

[dideos]

Celui dont je parle en dessous, c'est un cas tres particulier de défaut lié au contenu de l'image. Le pb des points noirs des débuts du 5D2 appartient a la meme famille.
Il y en a d'autres du meme genre, mais ca reste marginal et ca peut se corriger d'une facon ou d'une autre.
Le banding dont parle ici Thierry, c'est le cas le plus general et le plus embetant car il est présent tout le temps, n'est pas a structure fixe et ne peut se résoudre qu'en revoyant completement toute la conception electronique d'ensemble.

[Pat20d]

OK je n'avais pas compris que tu parlais du cas spécifique et j'étais trés étonné. Désolé j'ai mal lu.

[silver_dot]

2) j'ai un vieux 40D que je peux passer à la moulinette, sinon j'aurais bien essayé un 1Ds4 pour voir si c'est mieux que le 5DII mais je n'en ai pas

Tu ne risques pas d'avoir la moindre chance d'essayer un 1Ds 4 tout simplement par le fait qu'il ne sortira pas, lle 1Ds III étant le dernier des mohicans de la série 1Ds qui  a été génocidé par Canon, restant sans descendance. Tu ne pourras te rabattre que sur le prochain 1D X, annoncé depuis octobre, et certainement pas dispo, au mieux, avant la fin du premier semestre 2012.

[astrophoto]

Sympa ton analyse astrophoto. Je serais curieux de voir la même chose avec des RAW de D700.
http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,73195.25.html...

malheureusement avec Nikon il y a un problème (d'ailleurs longuement évoqué dans les fils de Dpreview cités par dideos) : le niveau d'offset est calé à zéro, ce qui écrète tout ce qui est en-dessous (il n'y a pas de valeur négative dans un raw), et en particulier une partie du bruit et peut-être du banding. Pour les mesures de bruit il faut donc employer des astuces, soit aller chercher les pixels masqués de la lumière (à condition que leur offset ne soit pas ramené à zéro comme pour les autres, qu'ils soient présents dans le fichier raw et qu'on ait les outils informatiques pour aller les débusquer au fin fond du fichier), soit faire une série d'images en très basse lumière et extrapoler le bruit à partir des courbes obtenues. Pour le banding, ça devient franchement compliqué   

[astrophoto]

Tu ne risques pas d'avoir la moindre chance d'essayer un 1Ds 4 tout simplement par le fait qu'il ne sortira pas, lle 1Ds III étant le dernier des mohicans de la série 1Ds qui  a été génocidé par Canon, restant sans descendance. Tu ne pourras te rabattre que sur le prochain 1D X, annoncé depuis octobre, et certainement pas dispo, au mieux, avant la fin du premier semestre 2012.

oups au temps pour moi, je voulais dire 1Ds3 bien sûr, qui a un capteur similaire au 5D II.

[astrophoto]

Au fait l'aspect du banding, c'est reproductible sur un même appareil ou c'est aléatoire? Dans tes images à 100 iso sur le 7D, il y a des zones sans lignes horizontales, d'autres où elles sont présentes, ceci est constant?

hé non comme je l'ai dit ce n'est pas reproductible, ça change complètement d'une image à l'autre même si l'amplitude globale reste proche, à l'inverse des pixels chauds qu'on peut retirer avec une seconde pose dans le noir (le mode "réduction de bruit longue pose"). Du reste, si une reproduction était possible je pense que le retrait du banding serait implémenté de base dans les appareils et qu'on n'en aurait même pas connaissance. Tout ce qu'on peut faire c'est traiter le banding comme on traite le bruit, mais ça reste un traitement a posteriori, qui fait ce qu'il peut (les algos de dématriçage et d'accentuation ont certainement déjà une influence, d'ailleurs).

[astrophoto]

Pour être franc je ne comprends pas tout : par exemple pourquoi peut on comparer le 5 et le 7 alors que dans mon experience perso, le 5 a du banding que je n'arrive pas a voir sur le 7 --> quel est ton avis sur la question

là comme ça, je ne vois pas

pour le 1D4, si tu veux je peux t'envoyer un RAW : donnes moi juste la procedure et les reglages que tu souhaites.

facile : une pose courte (1/8000) dans le noir complet, et tu m'envoies le fichier raw (par mail c'est trop gros, plutôt zippé sur un site ou un ftp). Puis une autre image totalement saturée (genre 1s de pose en plein jour). Avec ça, je peux sortir le banding en % de la dynamique. Les deux images à 100 iso, puis si possible aussi deux autres couples à 400 et 1600 iso mais ce n'est pas indispensable.
Pour le banding en électrons c'est un peu plus délicat, il faut deux images à 100 iso avec histo bien calé à droite mais sans surex, et les plus uniformes possible (viser par exemple une feuille de papier blanc de près ou un mur blanc en plein jour, à diaph fermé au max et mise au point dans les choux pour avoir un fond sans détails et avec vignetage minimal. Ou alors un ciel bleu sans nuages ça va aussi, plutôt en position télé de préférence, ou encore un ciel nuageux mais s'il est uniformément gris). Ca sert à calculer le gain, qui permet de convertir les ADU en électrons.

Pour une autre marque que Canon ou Nikon, dans un premier temps un raw pose courte dans le noir me suffit pour voir si je peux déjà en tirer quelque chose.

[Nikojorj]

Tu veux des raws de 300D?

Je suis déjà sorti (mais je peux revenir hein si besoin)...