Article intéressant de Volker Gilbert sur l'exposition à droite

Démarré par FTQL, Juin 23, 2008, 11:25:07

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astrophoto

#25
Juin 23, 2008, 23:07:48 Dernière édition: Juin 23, 2008, 23:12:16 par astrophoto
donc vianet on se rejoint sur la raison de l'expo à droite. Je ne crois pas que l'explication "exposer à droite fait récolter plus de lumière, or plus on récolte de lumière, meilleure est la qualité d'image au niveau bruit" soit plus compliquée que "exposer à droite fait diminuer le bruit grâce à la quantification plus fine" (déjà, rien que le mot quantification...).
L'avantage, c'est que la première est juste et la seconde on ne peut plus fausse   ::)

Et surtout, la première explication permet de faire des déductions justes : pour exposer à droite il faut ouvrir le diaphragme et/ou allonger le temps de pose (pour récolter plus de lumière), et non faire une montée des ISO qui ne change rien à la lumière captée (en fait, monter en ISO pour caler l'histo à droite peut se faire si on peut pas jouer sur l'exposition, mais le gain est faible comparé à l'augmentation de l'exposition, ce gain est même nul dans les hauts ISO). Alors que la 2ème explication pourraît laisser penser que monter en ISO donnera le même résultat, ce qui n'est pas vrai.

D'accord avec Nikojorj, exposer à 1/50 donne un meilleur rapport signal sur bruit photonique que 1/60, et comme le bruit de lecture à 1600 ISO risque de ne pas être très loin du double de celui à 800 ISO, j'aurais tendance à préférer le 1/50 même si la différence risque d'être minime.
Thierry Legault
astrophoto.fr

vianet

#26
Juin 23, 2008, 23:20:09
Oui astrophoto, on se rejoint.
Nikojorj: exposer limite surex ne donne pas la même image que sous-exposer et relever le niveau des ombres. Les ombres sont moins enterrées et les hautes lumières limites clipping mais c'est moins désagréable question granulation dans les ombres où ça a tendance à être de la bouillie pour les chats si on est à la limite de ce que peut rendre le capteur (qui est ce qu'il est ne l'oublions pas avec son rendement quantique et son rapport S/B. C'est un choix et tout est affaire de compromis.
Si on est en bas isos et que le capteur en a sous le pied, la première méthode (sous ex et relevage) est préférable mais sur un D3 à 12800 isos ou un 1D MK3 à 6400isos, je préfère la deuxième méthode (surex limite histo D).
Déclenchite en rafale!

Verso92

#27
Juin 23, 2008, 23:25:31
Euh... en lisant les différentes réponses, je ne suis plus sûr de comprendre la question !

L'acquisition de la lumière par le capteur étant linéaire, les zones de l'image situées dans le dernier IL (celui le plus à droite de l'histogramme) vont être codées avec la moitié de la puissance du convertisseur (puisque certains ici n'aiment pas le terme quantification).

En d'autres termes, si on raisonne sur une quantification de 10 bits, par exemple (soit 2^10 = 1024 combinaisons), les luminosités de l'image seront codées de la façon suivante :
IL N°1   :   1 bit
IL N°2   :   2 bits
IL N°3   :   4 bits
IL N°4   :   8 bits
IL N°5   :  16 bits
IL N°6   :  32 bits
IL N°7   :  64 bits
IL N°8   : 128 bits
IL N°9   : 256 bits
IL N°10 : 512 bits

Le total des bits sera donc de 1024 (les 2^10 du départ). On devine bien l'intérêt en terme de qualité d'image de caler une dynamique de 5 IL entre les IL N°6 et 10 plutôt qu'entre les N°1 et 5...

Bien sûr, mon exemple est un peu simpliste (peu de scènes réelles ont une dynamique de seulement cinq IL, et les convertisseurs travaillent dans la vraie vie sur 12 ou 14 bits), mais c'est l'idée...

astrophoto

#28
Juin 23, 2008, 23:34:41
Citation de: Verso92 le Juin 23, 2008, 23:25:31

Le total des bits sera donc de 1024 (les 2^10 du départ). On devine bien l'intérêt en terme de qualité d'image de caler une dynamique de 5 IL entre les IL N°6 et 10 plutôt qu'entre les N°1 et 5...

Bien sûr, mon exemple est un peu simpliste (peu de scènes réelles ont une dynamique de seulement cinq IL, et les convertisseurs travaillent dans la vraie vie sur 12 ou 14 bits), mais c'est l'idée...

...qui n'est pas la bonne dans le cas présent  :D

C'est toute la différence entre la théorie et la pratique. En théorie effectivement, passer de la plage 1-5 à la plage 6-10, en 10 bits, peut faire gagner. Mais dans la réalité, exposer à droite ne fait pas monter de 5 IL (ce qui est énorme !!!), plutôt 1 IL ou même moins. Ensuite parce que les appareils quantifient sur 12 ou 14 bits et non 10, et qu'il y a de la marge même en 12 bits. Si ton raisonnement était juste, les appareils 14 bits présenteraient une qualité d'image bien meilleure que les 12 bits, or ce n'est pas le cas (démonstration dans le lien que j'ai donné plus haut).

D'ailleurs, pour en rester au 12/14 bits, j'espère que les appareils à venir nous apporteront des avancées technologiques un peu moins bidon que ce fameux 14 bits...
Thierry Legault
astrophoto.fr

Verso92

#29
Juin 23, 2008, 23:40:44
Citation de: astrophoto le Juin 23, 2008, 23:25:31
...qui n'est pas la bonne dans le cas présent

Tu as raison, astrophoto ! Je reprend donc mon exemple. Soit un D200 :

En d'autres termes, si on raisonne sur une quantification de 12 bits, par exemple (soit 2^12 = 4096 combinaisons), les luminosités de l'image seront codées de la façon suivante :
IL N°1   :    1 bit
IL N°2   :    2 bits
IL N°3   :    4 bits
IL N°4   :    8 bits
IL N°5   :   16 bits
IL N°6   :   32 bits
IL N°7   :   64 bits
IL N°8   :  128 bits
IL N°9   :  256 bits
IL N°10 :  512 bits
IL N°11 : 1024 bits
IL N°12 : 2048 bits

Le total des bits sera donc de 4096 (les 2^12 du départ). On devine bien l'intérêt en terme de qualité d'image de caler une dynamique de 8 IL entre les IL N°5 et 12 plutôt qu'entre les N°1 et 8...

astrophoto

#30
Juin 23, 2008, 23:45:31
ça ne change rien   ;)

Ce que tu es en train de nous expliquer, c'est qu'exposer à droite permettrait d'éviter ce qu'on appelle le bruit de quantification, qui peut intervenir dans les plus bas niveaux. Or, même en 12 bits et a fortiori en 14 bits, le ou les derniers bits sont noyés dans le bruit, donc on ne risque jamais de souffrir du bruit de quantification. Donc il n'y a pas besoin de chercher une solution à un problème qui n'existe pas (variante Shadok : s'il n'y a pas de solution, c'est qu'il n'y a pas de problème)   :D
Explication et démonstration ici : http://theory.uchicago.edu/~ejm/pix/20d/tests/noise/noise-p3.html
Thierry Legault
astrophoto.fr

Verso92

#31
Juin 23, 2008, 23:48:30
Citation de: astrophoto le Juin 23, 2008, 23:34:41
Si ton raisonnement était juste, les appareils 14 bits présenteraient une qualité d'image bien meilleure que les 12 bits, or ce n'est pas le cas (démonstration dans le lien que j'ai donné plus haut).

Mais il est juste... seulement quantifier l'IL de droite sur 2048 bits ou 4096 bits ne change pas fondamentalement la face du monde. Et puis, faut-il encore que le convertisseur puisse discerner les niveaux les plus faibles. Il est très facile de choisir un convertisseur 20 bits (il suffit de consulter les catalogues des fabricants). Par contre, cela ne préjuge pas forcément de la qualité de codage des LSB (les bits les moins significatifs)...

Verso92

#32
Juin 23, 2008, 23:56:02
Citation de: astrophoto le Juin 23, 2008, 23:45:31
Ce que tu es en train de nous expliquer, c'est qu'exposer à droite permettrait d'éviter ce qu'on appelle le bruit de quantification, qui peut intervenir dans les plus bas niveaux. Or, même en 12 bits et a fortiori en 14 bits, le ou les derniers bits sont noyés dans le bruit, donc on ne risque jamais de souffrir du bruit de quantification. Donc il n'y a pas besoin de chercher une solution à un problème qui n'existe pas (variante Shadok : s'il n'y a pas de solution, c'est qu'il n'y a pas de problème)   :D
Explication et démonstration ici : http://theory.uchicago.edu/~ejm/pix/20d/tests/noise/noise-p3.html

Ton lien a l'air d'être intéressant, mais il est long, technique et en anglais, qui plus est (donc lecture demain au plus tôt)... tu remarqueras qu'en tant qu'électronicien, je ne me fait guère d'illusion sur la qualité des bits les moins significatifs du convertisseur (nos posts se sont croisés).

Par contre, pour illustrer un fil sur le même sujet qui avait eu lieu il y a quelques mois, je m'étais livré à quelques essais qui montraient justement le gain sur le bruit procuré par cette technique. Le livre de Volker Gilbert (Développer ses fichiers RAW) montrent des crops illustrant également les bénéfices qu'on peut tirer d'une exposition à droite...

FTQL

#33
Juin 24, 2008, 00:02:21
Citation de: Verso92 le Juin 23, 2008, 23:56:02
Ton lien a l'air d'être intéressant, mais il est long, technique et en anglais, qui plus est (donc lecture demain au plus tôt)... tu remarqueras qu'en tant qu'électronicien, je ne me fait guère d'illusion sur la qualité des bits les moins significatifs du convertisseur (nos posts se sont croisés).

Par contre, pour illustrer un fil sur le même sujet qui avait eu lieu il y a quelques mois, je m'étais livré à quelques essais qui montraient justement le gain sur le bruit procuré par cette technique. Le livre de Volker Gilbert (Développer ses fichiers RAW) montrent des crops illustrant également les bénéfices qu'on peut tirer d'une exposition à droite...

En résumé du lien :

8bits :


5 bits :


8 bits avec bruit :


5 bits avec bruit :


On constate que le gain théorique du passage de 5 à 8 bit disparait en présence de bruit.

Ici c'est simulé mais en pratique ça se retrouve avec les appareils actuels.

astrophoto

#34
Juin 24, 2008, 00:03:33
Citation de: Verso92 le Juin 23, 2008, 23:56:02
Par contre, pour illustrer un fil sur le même sujet qui avait eu lieu il y a quelques mois, je m'étais livré à quelques essais qui montraient justement le gain sur le bruit procuré par cette technique. Le livre de Volker Gilbert (Développer ses fichiers RAW) montrent des crops illustrant également les bénéfices qu'on peut tirer d'une exposition à droite...

oui, on est bien d'accord sur le fait qu'exposer à droite est intéressant pour améliorer le rapport signal sur bruit, il n'y aucun doute là-dessus même si on diverge (divergeait ? ;)) sur l'explication

Nos posts se sont croisés aussi, on pourrait faire la même simulation entre 12 et 14 bits et montrer qu'en présence de bruit, 14 bits n'apporte rien (sur les reflex actuels en tout cas).
Thierry Legault
astrophoto.fr

Verso92

#35
Juin 24, 2008, 00:08:51 Dernière édition: Juin 24, 2008, 00:14:10 par Verso92
Et puis, pour terminer pour ce soir (car il faut bien aller mettre la viande dans le torchon...), le numérique présente un avantage indéniable : celui de permettre à chacun de faire facilement et gratuitement ses propres expérimentations.

Il suffit donc de choisir un sujet à faible dynamique, apte à délivrer un histogramme pas trop large (attention, ce n'est pas aussi évident que ça en a l'air...). On peut donc encadrer une vue "bien exposée" par une vue sous-exposée (histogramme calé à gauche) et par une autre vue sur-exposée (histogramme calé à droite).

Dans le logiciel de développement des RAW, compenser l'exposition par un facteur inverse à celui utilisé lors de la prise de vue (donc pas de correction pour la vue "bien exposée"), puis faire un crop sur les zones les plus sombres. Si tout c'est bien passé, on devrait observer la meilleure qualité pour la vue exposée à droite (moins bruitée), et la moins bonne pour la vue exposée à gauche.

Lorsque j'avais fait ces expérimentations à l'époque, la pratique avait rejoint la théorie...
Edit : nos posts se sont de nouveau croisés, et j'ai l'impression qu'on est d'accord sur l'essentiel... d'accord en tout cas sur le gain "tout théorique" du passage de 12 à 14 bits sur les reflex actuels.

vianet

#36
Juin 24, 2008, 00:24:47
Oui, c'est très intéressant ce que vous ditres topus les deux  mais je ne suis pas sur que beaucoup de monde ait suivi: j'en vois qui s'endorment près du radiateur au fond de la classe.
Bon, on en reparle.
[at] +
Vianet.
Déclenchite en rafale!

FTQL

#37
Juin 24, 2008, 12:00:47
Apparemment, nous sommes tous d'accord. Il ne reste plus qu'à poster quelques essais pour se baser sur du plus solide. Je vais tacher de faire ça cet après-midi ou jeudi :)

Si je résume le consensus :
- Dans le cas d'images où la dynamique que l'on souhaiterait capturer excède celle du capteur, la notion d'exposition à droite fait peu de sens. On expose de toute manière à droite pour éviter un cramage excessif des HL. Les ombres seront bouchées. Il y a alors un compromis à trouver entre ombres bouchées, qui si elles sont remontées seront bruitées, et HL cramées.
- Si la dynamique de la scène est faible, on peut gagner à exposer à droite pour augmenter le rapport signal-bruit trop bas dans les basses lumières.

Nikojorj

#38
Juin 24, 2008, 12:22:38
Citation de: vianet le Juin 23, 2008, 23:20:09
Nikojorj: exposer limite surex ne donne pas la même image que sous-exposer et relever le niveau des ombres.
Oui... tant qu'on ne touche pas aux ISO! Comme dit plus haut, exposer à droite est intéressant si c'est pour faire rentrer plus de lumière sur le capteur. Monter les ISOs ne protège pas contre le bruit dans les ombres.

vianet

#39
Juin 24, 2008, 14:14:56
Tout à fait Nikojorj..
FTQL a bien résumé la situation. On ne doit pas manquer de cas concrets...
Déclenchite en rafale!

mnd

#40
Juin 24, 2008, 22:07:33
Quand j'opère à 200 ISO, sensibilité de base de mon D70, en exposant à droite et en remontant les BL, je ne vois pas une remontée choquante du bruit sur ces BL, même à 100/100.
Evidemment à 400 ISO ou plus ce n'est plus le cas sur le D70.
Mais l'oeil est moins sensible au détail dans les ombres qu'à un bras ou une jambe cramée sur un être qui vous est cher.
Avec un D300, j'imagine qu'à 800 ISO, le bruit généré par la remontée des ombres est encore acceptable en pratique. Et à 1600 ISO ou plus avec un D3. Tout dépend de la propreté du capteur

Verso92

#41
Juin 24, 2008, 23:25:52
Citation de: SCSI le Juin 24, 2008, 23:23:00
:o personne ne réagit à ceci:  ???

Ce ne serait pas plutôt:

— on évite de NE PAS exposer trop à droite pour NE PAS cramer excessivement les HL...

Car exposer «à droite» c'est justement déjà flirter avec le cramage de HL, car à droite c'est les HL et pas les BL  ;D ;D ;D y'a confusion là non?

Et si les ombres sont remontées parce que l'on expose «à droite» elles auront moins de bruit. Bien sûr que si on les voit à droite alors qu'elles sont à gauche ...lol !

Gloups ! Avec de telles phrases où tu utilises des doubles négations (on évite de ne pas...), comment veux-tu qu'on te comprenne ?

De tout façon, les choses sont plutôt simples, non ? Tout le monde semble d'accord sur le fait que l'histogramme ne doit pas se promener à gauche, mais plutôt à droite. Et bien sûr, tout le monde sait qu'il ne faut pas saturer les HL...

vianet

#42
Juin 25, 2008, 00:22:33
Sinon on est HS! LoL!
Déclenchite en rafale!

Zouave15

#43
Juin 25, 2008, 17:39:51
Si je comprends bien, dans les situations courantes, où dans 99 % des cas (?) la dynamique excède celle du capteur, la notion d'exposer à droite n'a pas de sens puisqu'on va juste essayer de ne pas trouer les HL ? (si je n'ai pas compris, merci de ne pas taper : je suis en argentique à part un essai du S5)

Nikojorj

#44
Juin 25, 2008, 17:59:25
Citation de: Zouave15 le Juin 25, 2008, 17:39:51
Si je comprends bien, dans les situations courantes, où dans 99 % des cas (?) la dynamique excède celle du capteur, la notion d'exposer à droite n'a pas de sens puisqu'on va juste essayer de ne pas trouer les HL ?
On re-re-re-reformule  ;) en ne tapant que sur le clavier : dans tous les cas, on expose à droite avec M. Jourdain, car on met les HL au bord droit de l'histogramme, sans trouer ce qui ne doit pas l'être.
Comme dit et redit ici, il faut s'approcher de la limite de l'histogramme mais sans la franchir (hors zones sans info comme un soleil dans le cadre), un petit jeu de "j'aime jouer avec le feu mais j'aime pas me bruler" (les fans reconnaitront 8) ).
Les ombres tombent là où elles peuvent - le développement N+2 ou N-1 pour ajuster ça se fera dans le dérawtiseur, si tu veux des analogies chimiques (cf. digression ci-dessous).

Aparté : en pratique, on se rend compte qu'en raw, on a quand même hachement d'infos et pas forcément tant de bruit dans des ombres qu'on croirait bouchées dans le jpeg - la remontée des ombres en gardant des tonalités plaisantes dans l'ensemble de l'image sortant du cadre de ce débat  ;D .

Patrick Rosuel

#45
Juin 25, 2008, 20:06:58
Il y a tout de même une petite chose qui me gêne, c'est que l'histogramme que vous visualisez sur votre écran arrière de l'appareil photo, c'est un histogramme de JPG. Ce n'est ABSOLUMENT pas un histogramme du fichier RAW que vous ête en train de faire.
Dans ce cas la, lorsque vous exposé à droite, en RAW, vous ête entièrement aveugle. Bien sur avec l'habitude on peut estimer de combien on peut récupérer, mais je défis qui conque d'estimer EXACTEMENT avec l'histogramme du JPG, ce que l'on peut effectivement récupérer sur son logiciel préféré.

Nikojorj

#46
Juin 25, 2008, 20:45:44
Citation de: patrickrosuel le Juin 25, 2008, 20:06:58
Dans ce cas la, lorsque vous exposé à droite, en RAW, vous ête entièrement aveugle.
Oui un peu, mais pas complètement...
Y'a déjà le truc de la BdB personnalisée sur une image 100% cramée, pour mettre les coeeffs de canal à 0. Ensuite, contraste 0 et tutti quanti. Et de toutes façons, ce n'est pas qq chose d'exact.
Perso, en pratique et quand je n'ai pas vraiment le temps d'une procrastination poussée sur les réglages d'expo, je me contente souvent d'avoir de la donnée dans le dernier diaph, sans surex non plus bien sûr : ça me suffit souvent.
On n'a donc pas forcément besoin d'une précision au dixième de diaph...
Même si évidemment, on se dit aussi qu'une mesure auto "expo à droite" grace aux matricielles à ouatemille segments, et un histogramme raw avec, serait vachement plus logique des qu'on met l'appareil sur raw. Mais si les fabricants d'appareils raisonnaient comme ça, on aurait depuis longtemps des compacts à capteur APS à la Minox, etc, etc...

Verso92

#47
Juin 25, 2008, 23:55:04
Citation de: patrickrosuel le Juin 25, 2008, 20:06:58
Il y a tout de même une petite chose qui me gêne, c'est que l'histogramme que vous visualisez sur votre écran arrière de l'appareil photo, c'est un histogramme de JPG. Ce n'est ABSOLUMENT pas un histogramme du fichier RAW que vous ête en train de faire.
Dans ce cas la, lorsque vous exposé à droite, en RAW, vous ête entièrement aveugle. Bien sur avec l'habitude on peut estimer de combien on peut récupérer, mais je défis qui conque d'estimer EXACTEMENT avec l'histogramme du JPG, ce que l'on peut effectivement récupérer sur son logiciel préféré.

Dans l'absolu, tu as raison, effectivement. Il ne peut pas y avoir d'histogramme pour un fichier RAW, puisqu'il s'agit d'un fichier non "développé". Mais au bout du compte, il faut bien avouer qu'on joue sur des pouillèmes, malgré tout. Et puis, quand on est perfectionniste, rien n'empêche de changer les paramètres Jpeg du boitier (notamment le contraste), et on s'approchera vraiment très près du résultat final, avec un peu d'expérience.

C'est comme se fier aveuglément aux zones clignotantes sur l'ACL arrière pour les HL crâmées. C'est une bonne indication, mais elle n'est pas d'une précision absolue...

Verso92

#48
Juin 26, 2008, 00:01:43
Citation de: Zouave15 le Juin 25, 2008, 17:39:51
Si je comprends bien, dans les situations courantes, où dans 99 % des cas (?) la dynamique excède celle du capteur, la notion d'exposer à droite n'a pas de sens puisqu'on va juste essayer de ne pas trouer les HL ? (si je n'ai pas compris, merci de ne pas taper : je suis en argentique à part un essai du S5)

Justement, je ne suis pas d'accord avec ton chiffre de 99%. Ou alors, comme tu le dis, la notion d'exposer à droite n'a strictement aucun sens (en ce qui concerne le décalage de l'histogramme).

C'est aussi un point d'achoppement pour moi avec les aficionados du S5. Dans beaucoup de cas, du moins sur mes photos, la dynamique du D200 est supérieure à la dynamique photographiée. Mais ceci est un autre débat...

G.U.R.L.

#49
Juin 28, 2008, 10:29:45 Dernière édition: Juin 28, 2008, 10:39:55 par G.U.R.L.
Citation de: Zouave15 le Juin 25, 2008, 17:39:51
Si je comprends bien, dans les situations courantes, où dans 99 % des cas (?) la dynamique excède celle du capteur, la notion d'exposer à droite n'a pas de sens puisqu'on va juste essayer de ne pas trouer les HL ?

Je fais presque exclusivement des panoramas sphériques (une série de photos prises dans toutes les directions à partir d'un même point puis assemblage et affichage sur écran à l'aide de logiciels spécialisés.) Même quand le ciel est très couvert la dynamique de l'ensemble de la scène excède celle du capteur. Si on choisit un réglage d'exposition unique pour toutes les photos basé sur le gris moyen, de larges parties du sujet sont surexposées et/ou d'autres sousexposées. Pour obtenir le meilleur résultat (ou le moins mauvais, si vous préfèrez) l'exposition de chaque photo doit être déterminée en fonction de l'histogramme (idéalement celui du sujet plutôt que celui du JPEG !) et le recouvrement des photos tel qu'aucune région importante du sujet ne soit surexposée ou sousexposée sur toutes les photos où elle figure. Il y a ensuite beaucoup de méthodes disponibles pour ajuster la luminosité et le contraste des photos: manuelement avant l'assemblage avec Tons Foncés/Tons Clairs ou équivalent, assemblage en mode HDR suivi d'un tone mapping, etc. La méthode la plus satisfaisante est d'utiliser Tufuse (http://www.tawbaware.com/tufuse.htm).

Si j'ai bien compris le paragraphe "exposure weight curve" à la fin de la page sur Tufuse, ça revient à avoir une courbe de transfert analogue à celle de l'argentique (équivalent  épaule + pied de courbe arrondis) soit parce que ça correspond à la perception d'une scène qu'on balaye du regard dans toutes les directions soit tout bêtement parce que nous sommes encore très habitués aux conventions de la photo argentique.

Les panos sphériques cont un cas limite qu'on peut juger hors-sujet (une solution aux problèmes d'exposition est qu'un bon photographe devrait choisir ses sujets en fonction de la lumière, point final) mais ça a au minimum l'avantage de mettre en évidence que exposer pour le gris moyen n'a un sens que quand l'éclairage du sujet est homogéne. Quand le contraste de la scène est "exagéré" les problèmes de bruit et de quantification passent au second plan, du moins quand on persiste à prendre quand même une photo...  :)
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