Filtre passe bas ? késako

[jeje_doudou]

Bonjour,

Je me questionne sur les filtres passe-bas (histoire de moiré...). Quelqu'un aurait-il une explication pour m'aider à comprendre à quoi ça sert ?
A lire le test sur focus numerique, je ne vois pas vraiment de gain aux photos quand il n'y en a pas...
http://www.focus-numerique.com/test-1390/reflex-nikon-d800-test-terrain-18.html

sachant qu'il s'agit d'un filtre que le constructeur met sur le capteur, pourquoi le prix des boitiers est plus cher sans qu'avec ? moi, le moirée j'en avais que sur mon scanner avant... mdr

merci pour vos lumières

[Verso92]

Je me questionne sur les filtres passe-bas (histoire de moiré...). Quelqu'un aurait-il une explication pour m'aider à comprendre à quoi ça sert ?

C'est le principe même des systèmes numériques : la fréquence la plus haute reproductible sans repli (aliasing, moiré) est égale à la fréquence d'échantillonnage / 2.
C'est pour ça que la fréquence d'échantillonnage du CD audio a été choisie un peu supérieure à 40 kHz (44 100 Hz) : pour pouvoir passer de 20 à 20 000 Hz.

Pour un APN, la fréquence d'échantillonnage est spatiale : c'est le pas de pixel. On comprend facilement pourquoi il ne faut pas que la définition délivrée par l'objectif dépasse de trop la moitié de la définition du capteur :

[jeje_doudou]

pourquoi la différence n'est pas flaggrante autant que la différence de prix ?
question, je ne comprends pas ta phrase : "il ne faut pas que la définition délivrée par l'objectif dépasse de trop la moitié de la définition du capteur"

comment un objectif peut-il délivrer une définition plus grande que le capteur ?

l'absence de filtre passe bas n'est il un pretexte pour vendre des boitiers plus chers ? ou bien l'absence de filtre n'est-il pas utile uniquement que dans certaines circonstances ?

[Verso92]

ok... concrètement, pour ceux qui ne font pas de physique... quel est l'apport réél ou théorique pour la photo ? pourquoi la différence n'est pas flaggrante autant que la différence de prix ?

Concrètement, c'est mieux sans passe-bas, comme tout le monde l'a constaté. Reste les risques de moiré...
Pour les appareils haute définition, le filtre passe-bas, s'il existe (D800), est de toute façon très faible...

[bolek]

En augmentant la definition du capteur (les mega pixcels) les objectifs ne suivent plus et jouent le role du filtre pas bas. Le capteur en a de mois en moins besoin.

[Verso92]

question, je ne comprends pas ta phrase : "il ne faut pas que la définition délivrée par l'objectif dépasse de trop la moitié de la définition du capteur"

Shannon...

http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9or%C3%A8me_d%27%C3%A9chantillonnage_de_Nyquist-Shannon

comment un objectif peut-il délivrer une définition plus grande que le capteur ?

Si un capteur a une définition de 60 paires de lignes/mm (D700, par exemple), un objectif qui a une définition de 80 pdl/mm a une définition plus élevée que celle du capteur. En l'absence de filtre passe-bas, c'est moiré assuré en cas de motif répétitif de fréquence comprise entre fe/2 et fe*...

*fe = fréquence d'échantillonnage, soit le pixel au niveau du capteur.

l'absence de filtre passe bas n'est il un pretexte pour vendre des boitiers plus chers ? ou bien l'absence de filtre n'est-il pas utile uniquement que dans certaines circonstances ?

Nikon ne met plus de filtre passe-bas sur ses reflex haute définition (36 MPixels en 24x36 et 24 MPixels en APS-C)...
(le D7100 n'est pas vendu plus cher que ne l'était le D7000 à l'époque)

[jeje_doudou]

je dois paraître super neuneu pour ne pas comrpendre qu'un objectif peut avoir une définition plus importante qu'un capteur... le flux lumineux traité par les lentilles de l'objectif peut avoir une définition plus importante que le capteur. Sacré casse tête pour les constructeurs...

[Verso92]

je dois paraître super neuneu pour ne pas comrpendre qu'un objectif peut avoir une définition plus importante qu'un capteur... le flux lumineux traité par les lentilles de l'objectif peut avoir une définition plus importante que le capteur.

Pas compris...
Dans mon exemple précédent, 80 pdl/mm > 60 pdl/mm, non ?

(la définition propre d'un objectif existe en tant que telle, et pas seulement en fonction du capteur...)

Sacré casse tête pour les constructeurs...

Oui... d'où les hésitations de Nikon, entre autres : je le mets ou je le mets pas ?

[Verso92]

Un exemple de moiré sur D800e (avec objectif f/1.8 50mm) :
(avec les artefacts colorés dus à la matrice de Bayer)

[jeje_doudou]

peux t on dire si d'ici quelques temps tous els boitiers seront sans filtres passe bas du coup ? merci pur les explications en tout ca

[Verso92]

peux t on dire si d'ici quelques temps tous els boitiers seront sans filtres passe bas du coup ?

On peut le penser, effectivement (sauf pour les boitiers dont la résolution est un peu "limite", comme par exemple les 24x36 16 MPixels de Nikon...).
Après, d'autres fabricants ont délibérément fait le choix de ne pas mettre de filtre passe-bas, comme Leica : piqué maximal, mais risque de moiré sur les fins motifs répétitifs...

[Polak]

Pas compris...
Dans mon exemple précédent, 80 pdl/mm > 60 pdl/mm, non ?

(la définition propre d'un objectif existe en tant que telle, et pas seulement en fonction du capteur...)

Oui on peut mesurer un objectif au banc.
Par contre le couple objectif capteur n'est pas un système soustractif .
Sauf à avoir un cul de bouteille qui fait office filtre passe-bas, tes explications sur le capteur se suffisent à elles-même.

[canardphot]

Par contre le couple objectif capteur n'est pas un système soustractif .

Le couple objectif-capteur doit se comporter comme un système de deux filtres "en cascade" situés entre l'objet (ce qu'on photographie) et l'image (ce qui est issu du capteur). Du point de vue mathématique, il y a peut-être là-dessous le... produit de convolution ? Je fais peut-être erreur et, de toute façon, je serais bien incapable maintenant de développé le sujet !
Sans entrée dans "la mathématique", se souvenir que c'est le "maillon faible" qui compte :
- un capteur de faible résolution et un très bon objectif ---> c'est le capteur qui limite les performances.
- un capteur de haute résolution et un mauvais objectif ---> c'est l'objectif qui limite les performances.
- le "bon système", c'est le système "cohérent" : quand les différents composants sont à peu près "de même force".
Un exemple de système cohérent : boîtier 24x36 de 21 MPix (résolution optique 78 cy/mm) avec un "bon" objectif couvrant le plein format (disons typiquement 80 cy/mm... ce qui est déjà "très beau" à pleine ouverture et dans les angles, selon les spécialistes !).

[Verso92]

- le "bon système", c'est le système "cohérent" : quand les différents composants sont à peu près "de même force".
Un exemple de système cohérent : boîtier 24x36 de 21 MPix (résolution optique 78 cy/mm) avec un "bon" objectif couvrant le plein format (disons typiquement 80 cy/mm... ce qui est déjà "très beau" à pleine ouverture et dans les angles, selon les spécialistes !).

Intuitivement, j'aurais tendance à penser que le meilleur système, c'est celui dont le capteur a un résolution deux fois plus grande* que celle de l'objectif : pas de filtre passe-bas, et aucun risque de moiré.

*x1,5, ça devrait le faire aussi...

[restoc]

Intuitivement, j'aurais tendance à penser que le meilleur système, c'est celui dont le capteur a un résolution deux fois plus grande* que celle de l'objectif : pas de filtre passe-bas, et aucun risque de moiré.

*x1,5, ça devrait le faire aussi...

...Dans ce cas  un vieux D1 avec un objectif trés très pourri serait donc le meilleur système

Notre ami a surtout une question qui lui tient plus à cœur que le moiré semble t-il  : pourquoi enlever un filtre PB coûte plus cher . Sous entendu pourquoi me prend t-on pour un pigeon?

Là il faut expliquer que le terme "enlever" le filtre PB ( cas duD800 E) est un raccourci de langage de café du commerce  mais trés faux techniquement et pas gratuit; il faut recalculer les trajets optiques, recaler les distances avant d'arriver à la surface sensible, rajouter des épaisseurs de verres spéciaux etc. Bref il faut que le constructeur réétudie la partie essentielle du boitier, relance une production une qualification etc etc. bref bp d'effets de bordure industriels qui coûtent.

Ensuite car ce n'est pas fini, pour un boitier sans filtre PB il faut introduire de toute façon des traitements logiciels et/ou ou filtrages électroniques souvent plus complexes que d'intercaler un filtre pb,  pour éviter les "impulsionnelles" qui renverraient une image très piquée mais totalement poivre et sel immangeable.

Bref faire simple en numérique est souvent  compliqué et coûteux...

[Verso92]

...Dans ce cas  un vieux D1 avec un objectif trés très pourri serait donc le meilleur système

Toujours le mot pour rire, restoc ?

;-)

Notre ami a surtout une question qui lui tient plus à cœur que le moiré semble t-il  : pourquoi enlever un filtre PB coûte plus cher . Sous entendu pourquoi me prend t-on pour un pigeon?

Là il faut expliquer que le terme "enlever" le filtre PB ( cas duD800 E) est un raccourci de langage de café du commerce  mais trés faux techniquement et pas gratuit; il faut recalculer les trajets optiques, recaler les distances avant d'arriver à la surface sensible, rajouter des épaisseurs de verres spéciaux etc. Bref il faut que le constructeur réétudie la partie essentielle du boitier, relance une production une qualification etc etc. bref bp d'effets de bordure industriels qui coûtent.

Là, tu m'inquiètes un peu, restoc... c'est justement pour éviter tous ces re-calculs de trajets optiques que Nikon a doté le D800e d'un filtre (qui ne joue pas le rôle de passe-bas, on est d'accord)... après, la différenciation au niveau des chaines existe, et coûte donc un peu.
Après, c'est aussi un bon moyen pour le fabricant d'augmenter ses marges...

[restoc]

Déjà il y a un pb a évacuer : la marge sur le D800E  n'est pas trop grande , la preuve il y a plein de gens qui en achètent... . Le marketing de Nikon est ( à nouveau)  compétent , çà c'est réjouissant non ?

Regardons le bénéfice , grâce à cette manne ils ont pu changer tous les D600 . C'est pas beau cette science de la provision financière ! Bon il faut aussi avoir acheté un D600 pour en profiter ...

Ceci dit  le cout de développement de ces lames , la fab et le test de ce nouveau capteur, une équipe supplémentaire, plus une deuxième chaîne etc. sur un produit que Nikon pensait probablement n'intéresser qu'un faible %de clients pros ( sinon ils l'auraient lancé dés le départ) ce n'est pas gratuit quand on connaît la lourdeur d'une structure industrielle de grande série.

Autant je pense que Nikon se sucre massivement sur des accessoires ( Wifi, réseau, flash etc) autant là je pense que la différence de prix est due à une erreur de stratégie : lancer deux produits différents en même temps qui oblige de doubler bêtement une bonne partie des équipes.

[Verso92]

Autant je pense que Nikon se sucre massivement sur des accessoires ( Wifi, réseau, flash etc) autant là je pense que la différence de prix est due à une erreur de stratégie : lancer deux produits différents en même temps qui oblige de doubler bêtement une bonne partie des équipes.

Ne travaillant pas chez Nikon, je ne suis pas au courant comme tu peux l'être sur le doublement des équipes...

[fred134]

Intuitivement, j'aurais tendance à penser que le meilleur système, c'est celui dont le capteur a un résolution deux fois plus grande* que celle de l'objectif : pas de filtre passe-bas, et aucun risque de moiré.

Est-il avéré qu'un taux de contraste de 50% est la bonne limite anti-moiré ? (je suppose que tu fais référence à la résolution d'un objectif pour ce taux de contraste)
Et l'apparition du moiré ne dépend-il pas du contraste du sujet ?

[Polak]

Le couple objectif-capteur doit se comporter comme un système de deux filtres "en cascade" situés entre l'objet (ce qu'on photographie) et l'image (ce qui est issu du capteur). Du point de vue mathématique, il y a peut-être là-dessous le... produit de convolution ? Je fais peut-être erreur et, de toute façon, je serais bien incapable maintenant de développé le sujet !
Sans entrée dans "la mathématique", se souvenir que c'est le "maillon faible" qui compte :
- un capteur de faible résolution et un très bon objectif ---> c'est le capteur qui limite les performances.
- un capteur de haute résolution et un mauvais objectif ---> c'est l'objectif qui limite les performances.
- le "bon système", c'est le système "cohérent" : quand les différents composants sont à peu près "de même force".
Un exemple de système cohérent : boîtier 24x36 de 21 MPix (résolution optique 78 cy/mm) avec un "bon" objectif couvrant le plein format (disons typiquement 80 cy/mm... ce qui est déjà "très beau" à pleine ouverture et dans les angles, selon les spécialistes !).

Selon des études publiées par des ingénieurs de chez Zeiss, le couple capteur/objectif ne fonctionne pas comme un système soustractif ( succession de filtres) mais comme un système multiplicatif. La question de savoir si un capteur a une résolution plus élevée qu'un objectif n'est pas la bonne question. C'est pourtant ce qu'on lit partout sur les forums et dans les articles de la presse dite spécialisée.
Il semblerait donc qu'il faille se méfier de ses intuitions et ne pas confondre les mesures et les phénomènes physiques.

[Verso92]

Est-il avéré qu'un taux de contraste de 50% est la bonne limite anti-moiré ? (je suppose que tu fais référence à la résolution d'un objectif pour ce taux de contraste)
Et l'apparition du moiré ne dépend-il pas du contraste du sujet ?

S'il n'y a pas de contraste, les détails seront affaiblis, bien sûr.
Après, sur mon exemple posté au-dessus, on voit clairement le moiré chromatique dû à la matrice de Bayer : l'interpolation chromatique se fait visiblement sur des pixels qui n'ont rien à voir avec celui incriminé, d'où les artefacts colorés (les couleurs sont "inventées" par le dématriçage)...

[Greenforce]

Regardons le bénéfice , grâce à cette manne ils ont pu changer tous les D600 .

Légende urbaine. Les D600 à problème n'ont pas tous été remplacés systématiquement, loin de là.

[dioptre]

Selon des études publiées par des ingénieurs de chez Zeiss, le couple capteur/objectif ne fonctionne pas comme un système soustractif ( succession de filtres) mais comme un système multiplicatif. La question de savoir si un capteur a une résolution plus élevée qu'un objectif n'est pas la bonne question. C'est pourtant ce qu'on lit partout sur les forums et dans les articles de la presse dite spécialisée.
Il semblerait donc qu'il faille se méfier de ses intuitions et ne pas confondre les mesures et les phénomènes physiques.

C'est à dire ?
Fonctionnement comme avec un film, loi en 1/R² ?

[Polak]

La publication fait une trentaine de pages.
La conclusion , rédigée en language intelligible pour le commun des mortels, est que la définition du couple croît avec celle de ces éléments et que la question, Do sensors outresolve lenses ?, est une mauvaise question.
Un bon objectif bénéficie toujours d'un meilleur capteur.
Si ça t'interesse vraiment , je peux retrouver les coordonnées de cette étude quand je serai à la maison.

[canardphot]

Intuitivement, j'aurais tendance à penser que le meilleur système, c'est celui dont le capteur a un résolution deux fois plus grande* que celle de l'objectif : pas de filtre passe-bas, et aucun risque de moiré.

Bonjour.
Filtre passe-bas ou pas, capteur de telle ou telle résolution... facteurs importants certes, mais la base d'un système photographique (c'était vrai en argentique, c'est toujours vrai en numérique), ce sont les objectifs. Se constituer un "parc" d'objectifs de qualité... auxquels sera associé (pour un temps) un ou des boîtiers (dont la fonction première est d'être le réceptacle de la surface sensible   ). Sans de bons objectifs, pas de salut. Même si les traitements informatiques (sur les aberrations et autres) peuvent cacher la poussière sous le tapis...
Pour en revenir à la résolution du capteur, OK avec Verso92 : sans doute que "plus de pixels" cela ne peut pas nuire... même si le bénéfice réel est limité pour tendre vers zéro au-delà de ce que l'objectif "peut donner" ! Mais comme tout cela est progressif, on peut aller chercher "loin" dans le "mieux" des détails  

[fred134]

C'est à dire ?
Fonctionnement comme avec un film, loi en 1/R² ?

Je crois que Polak fait référence à ce document : http://kurtmunger.com/sitebuildercontent/sitebuilderfiles/zeissmtfcurves2.pdf

En résumé (j'espère pas trop infidèle :-), la chaîne objectif/passe-bas/capteur/accentuation se traduit dans le domaine des fréquences par des FTM qui se multiplient. (l'image subit des convolutions successives)

Si par exemple, la FTM à 40pl/mm du capteur est de 75% et celle de l'objectif 40%, leur combinaison sera 30%.

NB : il y a encore l'accentuation derrière (USM, déconvolution, ...)

(PS : c'est bien un doc Zeiss, mais Google ne me l'indique plus que sur le lien cité plus haut.)

[Polak]

Je fais allusion à une autre publication de cet ingénieur ( Nasse ) de chez Zeiss qui est encore plus explicite. Je ne retrouve pas le lien mais j'ai une copie papier.
Si cet ingénieur a raison et si je comprends ce qu'il dit dans cette publication, ce qu'on lit sur internet concernant le limitations dues aux objectifs  lorsqu'on améliore les capteurs relève d'une mauvaise compréhension.
   

[dioptre]

Je crois que Polak fait référence à ce document : http://kurtmunger.com/sitebuildercontent/sitebuilderfiles/zeissmtfcurves2.pdf

En résumé (j'espère pas trop infidèle :-), la chaîne objectif/passe-bas/capteur/accentuation se traduit dans le domaine des fréquences par des FTM qui se multiplient. (l'image subit des convolutions successives)

Si par exemple, la FTM à 40pl/mm du capteur est de 75% et celle de l'objectif 40%, leur combinaison sera 30%.

NB : il y a encore l'accentuation derrière (USM, déconvolution, ...)

(PS : c'est bien un doc Zeiss, mais Google ne me l'indique plus que sur le lien cité plus haut.)

Cela rejoint effectivement ce qu'on dit concernant l'argentique.
La loi en 1/R² est expérimentale :
Si la définition d'un film est 80 pl/mm et celle de l'objectif 40 pl/mm, la résolution finale R est :
1/R² = 1/80² + 1/40²
Ce qui dans cet exemple nous donne R = 36
(reste à définir à quel contraste)

Si par exemple le film discrimine 100 pl/mm avec le même film, la résolution esr R = 62 pl/mm

toute amélioration des performances de l'objectif ou du récepteur améliore la résolution finale.

[fred134]

Je fais allusion à une autre publication de cet ingénieur ( Nasse ) de chez Zeiss qui est encore plus explicite. Je ne retrouve pas le lien mais j'ai une copie papier.
Si cet ingénieur a raison et si je comprends ce qu'il dit dans cette publication, ce qu'on lit sur internet concernant le limitations dues aux objectifs  lorsqu'on améliore les capteurs relève d'une mauvaise compréhension.

Pourrais-tu donner le titre ? Peut-être que quelqu'un l'a mis en ligne...

Sinon, la différence principale que j'ai notée entre le doc Zeiss (celui que je connais) et la majorité des explications Internet, c'est que ces dernières donnent une vision simplifiée des phénomènes qui peuvent du coup sembler "discontinus" (c'est net ou c'est flou, ça passe ou ça passe pas). Alors que le doc Zeiss montre les phénomènes "continus" de dégradation progressive de la FTM sur toute la plage des fréquences. Mais peut-être penses-tu à autre chose ?
(Ex : un objectif à 50pl/mm, une diffraction de diamètre 1 pixel, etc etc...)

Et aussi, le doc Zeiss rappelle que la numérisation en elle-même fait baisser le contraste des détails, indépendamment de tout filtre passe-bas ou dématriçage. C'est évident d'un point de vue mathématique (convolution par le pixel), mais assez peu mentionné.

Dioptre, je suppose qu'il y a aussi des "lois expérimentales" en numérique - par exemple la limite pour le moiré - mais encore plus délicat à cause des différentes accentuations possibles sur un même fichier ?

[Polak]

Le document est chez moi , moi non.
Dès que je mets la main dessus , je te donne les infos.

[restoc]

Celui ci  ?
http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu/articles/basics/psf.html

[restoc]

Je pense que c'est ce document  :

Malheureusement la partie 1 n'est plus accesssible me semble t-il

http://kurtmunger.com/sitebuildercontent/sitebuilderfiles/zeissmtfcurves2.pdf

[fred134]

Je pense que c'est ce document  [...]

Ce lien est le même que j'ai donné plus haut, donc pas celui de Polak. La partie 1 est bien toujours dispo sur ce site.

[dioptre]

La partie 1 :
http://kurtmunger.com/sitebuildercontent/sitebuilderfiles/zeissmtfcurves1.pdf