7D : ISO, bruit et dynamique...

[Téhach]

Je fais appel aux calés Canon et pas spécifiquement 7D a priori, pour mieux comprendre la pertinence éventuelle d'un point qui m'a paru important... mais peut-être est-ce mon manque de compétence qui me le fait apparaître comme tel !
Voilà : étant parti à la recherche de quelques éclaircissements à propos de la gestion du bruit sur ce boitier, (et faute d'avoir trouvé sur ce forum) j'ai rebondi sur plusieurs sites successifs, pour finalement tomber sur celui-ci :
http://marvelsfilm.wordpress.com/2009/10/10/canon-7d-noise-and-iso-test/
et sur celui-ci :
http://shootintheshot.joshsilfen.com/2010/05/13/canon-hd-dslr-native-iso/
Le but est d'y expliquer quelle est la gestion du capteur en référence à certaines valeurs ISO dites 'de base' : 200, 400, 800, 1600, 3200 par rapport aux valeurs intermédiaires à +/- 1/3 EV. Je n'ai pas trouvé de site français reprenant ces propos, afin d'en apprécier la pertinence.
Au passage, il est très probable que cette analyse puisse être élargie aux autres capteurs et leurs traitement par Canon...

Autant dire que le propos initial du premier lien est passablement remis en cause dans les commentaires qui y figurent... j'ai retenu ceux de Panopeeper/Gabor et de Skymyrka qui éclairent semble-t-il brillamment le sujet, confirmés dans le second lien.
Je précise aussi, si c'est utile, que selon mes recherches Panopeeper était le développeur d'un 'dérawtiseur' (était, car il est décédé, et semble-t-il son "Rawnalyse" presque perdu !), et Skymyrka est photographe pro semble-t-il : non pas que cela leur donne de-facto raison, mais on peut supposer qu'ils savent de quoi ils parlent !

Traduction difficile et peu maîtrisée pour le débutant que je suis, mais qu'il m'a semblé utile de partager malgré cette limite... et aussi, je dois l'avouer, pour mieux la comprendre. Donc n'hésitez pas à me reprendre si nécessaire...
Aussi, j'aimerais bien que vous me disiez si c'est du flan ou du sérieux... et ne m'attendez pas pour éclairer le sujet, mais plutôt pour poser des questions ! (en particulier le dernier point de Panopeeper est resté pour moi incompréhensible !)
Merci d'avance

- le hardware du 7D n'implémente pas les ISO intermédiaires, ils sont gérés en sous-exposant (resp. sur-exposant) l'ISO précédent (resp. l'ISO suivant).
- le pas +1/3 EV ISO (tel que 125, 250) réduit la dynamique de 1/3 EV.
- le pas -1/3 EV ISO (tel que 160, 320) entraîne un sur-échantillonnage de 1/3 EV, ce qui peut causer un écrêtage.
- les ISO 100 et 125 entraînent une sur-exposition d'environ 1/4 EV : ISO 100 devrait être 119, et donc la mesure pour ISO 100 peut entraîner un écrêtage.

La sensibilité du capteur à la lumière (sensibilité au sens large) est contrôlée par le gain comme nous le savons tous. Plus le gain appliqué au capteur est important (hauts ISOs), plus il y a de perte de signal (nombre d'électrons / photons de lumière enregistrés), le bruit est alors plus visible. Cela explique aussi pourquoi nous perdons du contraste à des réglages ISO faible.
Maintenant, nous allons voir comment un ISO fractionnaire est atteint. Pour faire simple, le fonctionnement peut être essentiellement réduit à l'application d'un gain sur un mode gain "natif" avec un coefficient appliqué. Donc, par exemple à ISO160, ce qui se passe réellement, c'est que le boitier enregistre à ISO 200 avec -1/3 EV appliqué. Cela se traduit par un écrêtage des points les plus clairs, et donc quand le filtre de correction des couleurs (courbes, par exemple) est appliqué pour sortir le bruit, l'image globale semble être plus propre. En d'autres termes, le bruit est là, mais par l'écrêtage l'image finale apparaît plus propre.

Dans le détail...
Les ISO des 19 photos ci-dessus [du premier lien] illustrant les niveaux de bruit sont, dans l'ordre croissant :
100-125-160-200-250-320-400-500-640-800-1000-1250-1600-2000-2500-3200-4000-5000-6400

Ce sont toutes les étapes par tiers de stop (1/3EV).
Maintenant, nous allons partir de la "base de référence" ISO.
100 - 200 - 400 - 800 - 1600 - 3200 - 6400
Ce sont toutes les étapes par stop (0 EV).

Maintenant, entrons un peu plus dans le détail de la façon dont l'image est réellement enregistrée (mais pas trop !). Il y a en fait 2 étapes qui ont lieu :
1. l'exposition analogique (c'est la lumière physique saisie par le capteur en mode analogique)
2. l'exposition numérique (système de conversion analogique à numérique pour l'enregistrement de l'image).

Voici donc pourquoi certaines images sont plus propres que d'autres.
Un ISO intermédiaire est réalisé de deux manières :
1. Sous-exposition analogique + sur-exposition numérique. Résultat : perte de détail dans les ombres (plage dynamique réduite)
2. Sur-exposition analogique + sous-exposition numérique. Résultat : écrêtage dans les blancs

Lorsque qu'on examine chaque image échantillon une par une, on peut voir que dans le cas n°1 on obtient plus de grain que dans l'image ISO de la base de référence. Dans le cas n°2, on obtient une image à faible grain. Bien sûr, l'image se dégrade dans des gammes de sensibilité ISO élevée, mais relativement, nous pouvons voir une réduction du bruit significative dans le cas n°2. Les voici dans l'ordre, par 1/3 EV.

ISO100 - base ISO
ISO125 - géré à 100, analogique -1/3 ; numérique +1/3 - augmentation du bruit / perte dans les ombres
ISO160 - géré à 200, analogique +1/3 ; numérique -1/3 - moins de bruit / écrêtage des blancs

ISO200 - base ISO
ISO250 - géré à 200, analogique -1/3 ; numérique +1/3 - augmentation du bruit / perte dans les ombres
ISO320 - géré à 400, analogique +1/3 ; numérique -1/3 - moins de bruit / écrêtage des blancs

ISO400 - base ISO
ISO500 - géré à 400, analogique -1/3 ; numérique +1/3 - augmentation du bruit / perte dans les ombres
ISO640 - géré à 800, analogique +1/3 ; numérique -1/3 - moins de bruit / écrêtage des blancs

ISO800 - base ISO
ISO1000 - géré à 800, analogique -1/3 ; numérique +1/3 - augmentation du bruit / perte dans les ombres
ISO1250 - géré à 1600, analogique +1/3 ; numérique -1/3 - moins de bruit / écrêtage des blancs

ISO1600 - base ISO
ISO2000 - géré à 1600, analogique -1/3 ; numérique +1/3 - augmentation du bruit / perte dans les ombres
ISO2500 - géré à 3200, analogique +1/3 ; numérique -1/3 - moins de bruit / écrêtage des blancs

ISO3200 - base ISO
ISO4000 - géré à 3200, analogique -1/3 ; numérique +1/3 - augmentation du bruit / perte dans les ombres
ISO5000 - géré à 6400, analogique +1/3 ; numérique -1/3 - moins de bruit / écrêtage des blancs

ISO6400 - base ISO

Plus de mystère.

La conclusion, extraite du second site :

Parce que l'ISO 320 est en fait extrapolé de l'ISO 400 à -1/3 EV, cela signifie que les blancs vont couper exactement comme ils le feraient à 400 ISO. Le 1/3 de stop fait juste que ce point est plus foncé que le blanc pur. La totalité de l'image à ISO 320 est de 1/3 EV plus sombre (et peut-être moins bruyante) que l'image à 400 ISO, de sorte que les noirs perdent des détails 1/3 de stop plus tôt, mais vous ne retrouverez plus ce 1/3 de stop à la fin du traitement - il est toujours perdu.
...
Donc, quel est le plus important, la prise d'images avec moins de bruit, ou la prise d'images avec une plage dynamique plus grande ? C'est évidemment subjectif, mais pour moi il n'y a pas de réponse unique. Dans certains cas, je privilégie l'un, et parfois, je donne la priorité à l'autre.

[One way]

Sans être méchant, vous venez de découvrir ce qu'est le gain d'un composant optoélectronique et que les fabricant d'appareil photo trichent avec les Iso qui sont théoriquement normalisés et représentatif justement d'un couple gain/signal.

[Téhach]

 
merci de le dire comme ça !
moi qui croyais, après être tombé sur ces infos que je n'ai pas vu reprises ici, vous en faire part et modestement 'renvoyer l'ascenseur', j'en suis pour mes frais
pour tout dire, concernant le gain optoélectronique, pour avoir fait un peu de photo astro, je savais
pour comment ils jonglent avec et les tricheries, j'apprends...
mais bon, un de mes travers : j'aime comprendre le pourquoi et le comment, quite à me perdre dans les détails 

[JamesBond]

[...] moi qui croyais, après être tombé sur ces infos que je n'ai pas vu reprises ici [...]

Ah... c'est que vous lisez ce forum en grande diagonale alors, parce que ce truc a été étudié, commenté et amplement développé par nombre de techniciens qui hantent ces lieux de chassimiens (Astrophoto, Dideos, Seba, etc.)

[chelmimage]

Ah... c'est que vous lisez ce forum en grande diagonale alors, parce que ce truc a été étudié, commenté et amplement développé par nombre de techniciens qui hantent ces lieux de chassimiens (Astrophoto, Dideos, Seba, etc.)

Avec 79 interventions Téhach ne peut pas avoir tout lu, même en petite diagonale.
Donc rafraîchir les connaissances n'est pas inutile non plus pour certains des lecteurs du forum..

[JamesBond]

Avec 79 interventions Téhach ne peut pas avoir tout lu, même en petite diagonale. […]

Ceci n'est pas un argument.
Certains ici n'ont écrit que 50 posts, mais sont inscrits depuis 5 ans ; on peut aussi lire ce forum sans y être inscrit.

[Téhach]

ben très honnêtement, ce n'est pas faute d'avoir cherché
c'est donc que je n'ai pas su le faire 

[dideos]

Hello.
La derniere fois qu'on en a parlé c'est je crois a partir d'ici
http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,174566.msg3627605.html#msg3627605
C'est JB d'ailleurs qui avait renvoyé la courbe pour le 5D2.
Le sujet ressort a chaque fois qu'on parle d'iso virtuels ou quand qqu'un se pose la question de la discontinuité dans la progression du bruit avec les isos.
Il existe cette serie de mesures qui couvre beaucoup d'appareils
http://home.comcast.net/~NikonD70/Charts/PDR.htm

[Téhach]

Merci Dideos
J'ai effectivement vu cette courbe, et justement, les liens que j'ai fourni semblent illustrer le fait que cette courbe est faite d'une succession de tronçons ascendants autour des valeurs 'de base' (50-100-125, puis 160-200-250, etc), finalement assez régulière sur ce 5D2 : la ligne qui relie 100-200-400-800 est quasi rectiligne et horizontale.
Mais cette courbe ne met pas en parallèle la dynamique, objet des liens : si j'ai à peu près compris le propos, la courbe équivalente en dynamique serait en quelque sorte un peu la même, sauf que les pentes des tronçons seraient descendantes pour chacun.
JamesBond, j'ai bien conscience de ne pas maîtriser le sujet... malgré des heures de lecture : je suis trèèès largement en-dessous des Astrophoto, Dideos, Seba, et bien sûr vous, mais j'ai bien envie de comprendre comment ça marche pour un jour exploiter 'honnêtement' ce boitier. J'ai bourlingué avec plaisir mon 350D pendant presque 5 ans, et j'ai clairement sous-estimé la 'marche' que représente le passage au 7D : mea culpa (pour tout dire, j'ai hésité entre le 60 et le 7, j'ai opté pour le 7D parce que je ne suis quasiment qu'à l'extérieur, y compris bord de mer et humidité saturante... et 1000€ sur 5 ans, ça reste modeste comme hobby).
Mais comme pour d'autres domaines, je ne crois pas surréaliste d'espérer y arriver, me faudrait-il plusieurs années
Surtout avec votre aide

[chelmimage]

Ceci n'est pas un argument.
Certains ici n'ont écrit que 50 posts, mais sont inscrits depuis 5 ans ; on peut aussi lire ce forum sans y être inscrit.

Ceci non plus, parce que si on ne devait parler qu'une seule fois d'un sujet il y aurait beaucoup d'interventions inutiles.

[JamesBond]

Ceci non plus, parce que si on ne devait parler qu'une seule fois d'un sujet il y aurait beaucoup d'interventions inutiles.

Disons que je suis pour la paix des méninges, car dès que l'on prononce le mot « dynamique », cela finit comme cela, avec pas mal d'interventions inutiles... 
Chat échaudé craint l'eau froide...

[JPSA]

Disons que je suis pour la paix des méninges, car dès que l'on prononce le mot « dynamique », cela finit comme cela, avec pas mal d'interventions inutiles... 
Chat échaudé craint l'eau froide...

La dynamique, moi, j'aime bien.

Je ne fais souvent que des photos dynamiques, donc je vous donne un conseil, au lieu de vous gargariser et vous boxer numériquement, faites des photos avec ce que vous avez

[Téhach]

Une fois passé le B.A.BA du triptyque ouverture/ISO/temps de pause, n'est-il pas nécessaire de comprendre ce qui touche à bruit et dynamique ?
Mais bon, pour clore ce sujet dans la bonne humeur (donc tôt  ) je m'excuse d'avoir mis les pieds dans une plate-bande sans même m'en être aperçu... tout en vous remerciant de m'avoir fait comprendre qu'il y a de la matière là-dessous : il me reste de la lecture et des essais

PS
JPSA, je saisis l'occasion de vous dire que j'apprécie sincèrement vos photos 

[freeflyboy64]

 [at] Jamesbond : désolé pour le HS sur ce post, mais j'aurais souhaité vous contacter... un mail peut-être ?
Sinon le mien est dispo via mon profil... Merci

[JamesBond]

[at] Jamesbond : désolé pour le HS sur ce post, mais j'aurais souhaité vous contacter... un mail peut-être ?
Sinon le mien est dispo via mon profil... Merci

Eh non... il ne l'est pas.
C'est à quel sujet ?