Stabilisation 5 axes ?

[balfly]

Bonsoir

Bon, je procède dans l'ordre :

Citation de Seba du 1-04 18h50
"La valeur de la course que tu mentionnes me paraît extrêmement faible pour être capable de corriger dans un cas courant (tremblements appareil tenu à la main)."
Je prends un exemple basé sur la règle "1/f". Exemple en 24x36 avec f = 50 mm et j'admets que le déplacement maxi du capteur est 0,6 mm (je double celui que j'attibue à mon capteur qui est de taille moitié).
Je prends un critère de flou de 0,030 mm (la moitié serait plus réaliste) et j'en déduis qu'en posant 1/50 s le flou est 0,030m. Si maintenant je "gagne 4 vitesses" cela veut dire que je pose 16/50 s et le flou à compenser vaudra 16*0,030 = 0,48 mm (en réalité cela suppose que le mouvement a lieu à vitesse constante et à sa valeur standard, or il a une composante vibratoire qui traduit le fait que la vitesse tend à s'inverser ce qui réduit sensiblement l'amplitude du mouvement). Bref on trouve un flou à compenser de taille inférieure aux 600 mm annoncés. Si on remplace f = 50 mm par f = 300 mm on arrive à la même conclusion.

J'accepte la critique de ce que je mentionne, mais quels sont les arguments ?
Si j'ai fait une erreur de calcul ou d'hypothèse il faut l'indiquer.

Cordialement

[seba]

Non, je n'ai pas commenté car finalement ça paraît cohérent.

[balfly]

Bonsoir

J'ai fait quelques essais de détection de translation avec 2 points à des distances différentes dans le cadre de la macro.
C'est délicat car la profondeur de champ est faible. Je n'ai pas trouvé de résultat significatif.
Il est certain qu'un résultat négatif n'a pas la portée d'un résultat positif.
Quel est le rapport translation/rotation dans le mouvement typique lors d'une prise de vue macro ?
Par ailleurs j'ai fait un test de Stab IS en rotation et macro et là cela marche bien,
moins bien cependant lorsque le centre de rotation est très décalé vers l'avant de l'objectif.

En parallèle de notre sujet, mais toujours dans le cadre de la Stab IS, j'ai découvert un phénomène que je trouve intéressant.
Il s'agit de la Stab IS dans le cas de la rotation, pas spécialement en macro.
Un petit calcul pas bien méchant m'a conduit à trouver que plus on s'écarte du centre de l'image (dans le plan de rotation) plus le flou est étendu,
et que donc la compensation par la Stab IS n'est complète qu'au centre de l'image.

Je détaille sur un exemple en 24x36 avec une distance focale de 24 mm.
L'appareil en mode paysage tourne autour d'un axe vertical.
En absence de Stab IS la tache de flou mesure dxA au centre A de l'image,
le calcul m'a montré que sur le bord B de l'image la tache de flou mesure dxB = dxA*(1 + tan(a)^2)
où a est l'angle sous lequel les points A et B sont vus du centre de la lentille (point nodal de sortie).
Si on met en oeuvre la Stab IS, le capteur va se déplacer pour annuler l'effet de dxA, ainsi le point A sera vu net,
mais comme le capteur ne peut pas se déformer il aura automatiquement le même déplacement au niveau du point B,
le flou du point B aura pour largeur : dxB - dxA = dxA*tan(a)^2.
Avec 24 mm de distance focale en 24x36 : tan(a) = 18/24 d'où une tache de flou : dxA*0,56
ce qui est plus de la moitié de la tache de flou au point A en absence de Stab IS.

Noter que ce phénomène devient négligeable avec un téléobjectif (dxA*0,03 avec f = 100 mm).
Le flou est maximum sur les bords mais décroit assez vite quand on se rapproche du centre.
Le flou sur les bords est souvent moins gênant qu'au centre.
Le phénomène a d'autant plus d'importance que le déplacement dxA du capteur lors de la compensation du flou est proche de la saturation,
(si dxA = 100 pixels compensés, dxB = 56 pixels très visibles ; si dxA = 10 pixels compensés, dxB = 5,6 pixels peu visibles)
Ce phénomène n'existe pas dans le cas de la translation, dxA et dxB sont compensés de la même façon.

Cependant j'ai rencontré un problème à ce sujet, que je présente comme un jeu.
En réalisant des mesures sur des photos prises en rotation avec et sans Stab IS avec le zoom sur 24 mm (afin que l'angle a soit notable) et un grandissement de l'ordre de 0,01
j'ai constaté que le flou avec Stab IS sur le bord de l'image est environ 3 fois plus faible que ce que donnent ces calculs,
j'ai dû pas mal me creuser la tête avant de trouver la réponse, et je vous pose la question : quelle est la cause de la différence entre le calcul théorique et l'expérience ?
Le calcul théorique n'est pas remis en question. C'est un problème photographique.

Cordialement

[seba]

Il faut diaphragmer à fond si on veut pour discerner quelque chose mais oui c'est délicat.
Ca justifie la correction car elle n'est valable que pour un rapport de reproduction donné mais de toute façon le reste est flou.
Le rapport translation/rotation, on peut justement le déterminer avec le type d'image que j'ai fait avec les deux points.
Pour la stab en rotation en macro, là aussi le résultat va dépendre de l'axe de rotation car de rotation pure il n'y en a que pour un axe précis (mais e bougé dû aux déplacements latéraux diminue vite quand le rapport de reproduction diminue).

Pour la différence centre/bords, oui ça dépend de l'angle de champ.

Pour ta dernière question, je sèche.

[seba]

Une photo d'un champ d'étoiles avec du bougé.
Format 16x24mm et distance focale 18mm.

[seba]

Les images agrandies des deux étoiles entourées  en rouge.
La trace de l'étoile au bord est un peu plus courte que ce qu'on peut calculer, je pense que c'est la distorsion en barillet (assez forte) de l'objectif qui est en cause.

[seba]

Pour tester la stabilisation en translation, peut-être que ce dispositif est approprié, en tout cas à essayer.
Appareil sur trépied, on fait bouger l'appareil, compte-tenu des flexions, en tirant sur le trépied avec une ficelle.
Pour voir s'il n'y a aucune rotation, un sujet lointain ne devrait montrer aucun bougé.
Donc ce dispositif simple en macro pourrait servir de test.

[balfly]

Bonsoir Seba

Au sujet de la réduction d'efficacité de la Stab IS en rotation quand on se rapproche du bord, tu as l'air de trouver cela évident, j'avoue que j'ai été très surpris quand je l'ai découvert par le calcul.

A part cela on est d'accord sur la cause de l'écart que j'ai cité dans mon dernier post.

Explication de l'écart entre la théorie et l'expérience : c'est bien la distorsion de l'objectif qui réduit ici la taille du flou latéral.
Je détaille :
- J'ai d'abord mesuré la distorsion de mon objectif sur f = 12 mm.
Pour cela j'ai collé au mur 3 feuilles de papier avec 2 trait verticaux distants de 5 cm sur chacune. J'ai placé l'appareil à 2 m du mur et bien perpendiculaire à lui (miroir) de façon à ce que la 1ère feuille soit au centre du viseur et les 2 autres juste sur les bords. J'ai photographié en raw et jpg. J'ai trouvé en raw dans le logiciel Rawdigger qu'il y a une distorsion en barillet qui conduit à un rapport (largeur espace latéral)/(largeur espace central) = 0,81. Dans photoshop qui tient compte lui automatiquement des corrections je trouve que ce rapport vaut 0,965. J'en déduis que la distorsion optique est importante (10%) et qu'elle est ensuite nettement corrigée (2%) par multiplication aux bords par le coefficient 0,965/0,81 = 1,19.
- En reprenant les notations de mon post précédent, mais je ne transpose pas les valeurs à 24x36 donc ici tan(a)^2 = 0,52 au lieu de 0,56 :
En absence de Stab IS la tache de flou mesure dxA au centre A de l'image,
sur le bord B de l'image la tache de flou mesure dxB = dxA*(1 + 0,52),
mais à cause de la distorsion la largeur de cette tache devient dxB = dxA*(1 + 0,52)*0,81 = dxA*1,23,
mais la Stab IS compense, par déplacement du capteur, le mouvement de A et donc pour B il reste comme flou : dxB-dxA = dxA*0,23 au lieu de dxA*0,52.
Ensuite la correction logicielle de distorsion conduit à une largeur de flou : dxA*0,23*1,19 = dxA*0,27 au lieu de dxA*0,52.
On voit que la distorsion a ici un rôle positif (si j'ose dire).

Il se trouve que la plupart des objectifs grand-angle ont une nette distorsion en barillet, c'est heureux ici.
Les téléobjectifs ont souvent une distorsion en coussinet ce qui est défavorable mais comme ils ont un angle faible cela n'a pas grande importance.

Enfin je me pose la question : est-ce que ce phénomène existe (et est identique) avec une Stab par l'objectif ?

Cordialement

[seba]

Au sujet de la réduction d'efficacité de la Stab IS en rotation quand on se rapproche du bord, tu as l'air de trouver cela évident, j'avoue que j'ai été très surpris quand je l'ai découvert par le calcul.

Oui, un degré d'angle de champ ne fait pas la même longueur au centre ou au bord du champ, quand l'angle de champ est important la différence est assez grande.

A part cela on est d'accord sur la cause de l'écart que j'ai cité dans mon dernier post.

Ah bien alors j'ai trouvé sans trouver car je n'y avais pas vraiment réfléchi. En fait j'étais aussi un peu surpris de trouver une longueur de trace différente du calcul et je suspectais bien la distorsion mais c'était une hypothèse.
A mon avis pour la stab par l'objectif ça doit être pareil. Normalement tout l'image bouge d'un bloc.

[balfly]

re Bonsoir Seba

"Oui, un degré d'angle de champ ne fait pas la même longueur au centre ou au bord du champ, quand l'angle de champ est important la différence est assez grande."
C'est vrai mais je n'avais pas songé au fait que cela avait un effet important sur la Stab.

"A mon avis pour la stab par l'objectif ça doit être pareil. Normalement toute l'image bouge d'un bloc."
C'est aussi mon avis, mais je reste prudent car je ne sais pas vraiment ce que sont les propriétés optiques des systèmes qui ont cette fonction, on peut imaginer un système qui donne un décalage non homogène sur l'ensemble du champ.
Cependant il faudrait que cette propriété soit symétrique : même effet à gauche et à droite du centre et que simultanément cela ne détruise pas la qualité de l'image. C'est peu probable.

Au sujet des autres expériences dont tu parles, il me faut du temps.
J'ai fait quelques essais avec un "support élévateur à croisillons" (voir l'objet sur Google), cela permet d'imposer une pure translation (verticale, j'aurais préféré horizontale). Reste que le contrôle manuel du rythme n'est pas idéal. Pour l'instant je trouve que la Stab 5 D n'a pas d'effet, même si je m'efforce de produire un mouvement oscillatoire.

Cordialement

[seba]

Je vais tester mon idée (trépied + ficelle), le but est de créer des oscillations qui ressemblent à celles d'un appareil tenu à main levée (amplitude et fréquence) mais sans aucune rotation. Enfin si ça marche.
Mais sans stabilisation, vu que je n'en ai pas.

J'ai aussi un zoom 12-24 avec lequel je vais essayer la manip sur les étoiles, je devrais trouver une distance focale sans distorsion et du coup trouver les valeurs théoriques pour les traînées.

A propos Tamron vient de sortir un 90/2,8 avec accéléromètres (en plus des gyromètres), en mettant bien l'accent sur le fait que la stabilisation est efficace en macro. Je suppose que ça doit bien marcher...
Là les accéléromètres semblent bien placés au voisinage de la pupille d'entrée et ça me paraît plus logique.

[seba]

Pour tester la stabilisation en translation, peut-être que ce dispositif est approprié, en tout cas à essayer.
Appareil sur trépied, on fait bouger l'appareil, compte-tenu des flexions, en tirant sur le trépied avec une ficelle.
Pour voir s'il n'y a aucune rotation, un sujet lointain ne devrait montrer aucun bougé.
Donc ce dispositif simple en macro pourrait servir de test.

J'ai essayé et ça ne marche pas si bien. Je montre quand même ce que j'ai essayé de faire.
Je photographie l'objectif dans un miroir et à côté il y a un sujet (le texte).
Si l'appareil bouge en translation, il n'y a que l'image du texte qui bouge et pas celle de l'objectif car son image reste toujours en face.
Ici tout est fixe et tout est net.

[seba]

Là je fait bouger l'appareil en tirant (frénétiquement) sur la ficelle.
Le texte est bien flou mais l'objectif un peu aussi, ça vibre un peu dans tous les sens.
Enfin bref s'il n'y a pas de stabilisation le texte est flou et l'objectif est (ou devrait être) net, si la stabilisation fonctionne bien ce serait l'inverse.

[seba]

Nouvel essai de bougé sur les étoiles avec un 20mm pratiquement sans distorsion.
Les étoiles entourées en vert sont agrandies sur le message suivant.

[seba]

Cette fois la longueur des traînées est bien celle attendue.

[seba]

Nouvel essai de bougé sur les étoiles avec un 20mm pratiquement sans distorsion.

Format 24x36mm.

[balfly]

Bonsoir Seba

Au sujet de la "Stab 5 axes" en macro (grandissement 0,35) de l'Olympus EM1 j'ai donc fait des tests en translation avec un "support élévateur à croisillons" qui permet d'avoir un déplacement avec un fort taux de translation.
J'ai fait pas mal de tests en faisant osciller rapidement la commande de montée-descente (course de l'ordre de 0,5 mm) dès la mise en marche de l'appareil et sur une pose variant de 1/8 s à 1 s. Je n'ai pas trouvé vraiment de différence entre avec et sans Stab.
J'ai ensuite fait des tests à main levée et j'ai trouvé qu'en macro à 1/8 s la Stab n'apporte pas un net progrès, alors qu'en photo usuelle (grandissement 0,005) l'effet de la Stab est spectaculaire (mais les 2 axes de translation ne jouent plus).
J'ai ensuite trouvé laborieusement un test qui confirme mon expérience :
http://www.mirrorlessons.com/2014/01/31/3-versus-5-axis-stabilization-can-the-olympus-om-d-e-m10-keep-up-with-the-e-m5/
Le fait que j'ai eu du mal à trouver un test sur l'efficacité de la "Stab 5 axes" me donne à penser que ce n'est pas si efficace que ce que suggère le fabricant.

Ceci me conduit à dire : je veux bien admettre que le fabricant, utilisant des accélérateurs, s'efforce de procurer en macro photo une compensation des mouvements de translation.
Pour cela il utilise diverses ruses, mais celles-ci, du fait même que le mouvement de l'opérateur lors de la prise de vue a une nette composante imprévisible, fonctionnent sur la base d'hypothèse(s) qui ont leurs limites (déduire la vitesse à partir de l'accélération nécessite une hypothèse essentielle).
Alors que la Stab basée sur l'information des gyromètres s'exploite sans hypothèse (à part la position du centre de rotation qui elle aussi n'intervient qu'en macro photo).

Cordialement

[balfly]

Re bonsoir Seba

Je viens de voir l'image des 2 étoiles, cela illustre bien la distorsion de bougé par rotation,
je trouve en théorie un rapport des images bougées égales à 1,6 (en tenant compte de l'oblicité) et je mesure 1,5.
Je pinaille, mais me demande quelle est la cause de l'écart.

Cordialement

[seba]

Au sujet de la "Stab 5 axes" en macro (grandissement 0,35) de l'Olympus EM1 j'ai donc fait des tests en translation avec un "support élévateur à croisillons" qui permet d'avoir un déplacement avec un fort taux de translation.
J'ai fait pas mal de tests en faisant osciller rapidement la commande de montée-descente (course de l'ordre de 0,5 mm) dès la mise en marche de l'appareil et sur une pose variant de 1/8 s à 1 s. Je n'ai pas trouvé vraiment de différence entre avec et sans Stab.
J'ai ensuite fait des tests à main levée et j'ai trouvé qu'en macro à 1/8 s la Stab n'apporte pas un net progrès, alors qu'en photo usuelle (grandissement 0,005) l'effet de la Stab est spectaculaire (mais les 2 axes de translation ne jouent plus).
J'ai ensuite trouvé laborieusement un test qui confirme mon expérience :
http://www.mirrorlessons.com/2014/01/31/3-versus-5-axis-stabilization-can-the-olympus-om-d-e-m10-keep-up-with-the-e-m5/
Le fait que j'ai eu du mal à trouver un test sur l'efficacité de la "Stab 5 axes" me donne à penser que ce n'est pas si efficace que ce que suggère le fabricant.

Ceci me conduit à dire : je veux bien admettre que le fabricant, utilisant des accélérateurs, s'efforce de procurer en macro photo une compensation des mouvements de translation.
Pour cela il utilise diverses ruses, mais celles-ci, du fait même que le mouvement de l'opérateur lors de la prise de vue a une nette composante imprévisible, fonctionnent sur la base d'hypothèse(s) qui ont leurs limites (déduire la vitesse à partir de l'accélération nécessite une hypothèse essentielle).
Alors que la Stab basée sur l'information des gyromètres s'exploite sans hypothèse (à part la position du centre de rotation qui elle aussi n'intervient qu'en macro photo).

Bizarre. Je pensais que les fabricants mettaient sur le marché un système abouti.

[seba]

Bizarre. Je pensais que les fabricants mettaient sur le marché un système abouti.

Ou alors ça vient de la méconnaissance de la position de la pupille d'entrée (et le système part sur des hypothèses plus ou moins correctes). Remarque, en translation pure ça n'a pas d'importance.
Par contre pour le Canon 100/2,8 macro IS ou le Tamron 90/2,8 macro VC les accéléromètres doivent être bien placés, je me demande si ça ne marche pas mieux.

[seba]

Je viens de voir l'image des 2 étoiles, cela illustre bien la distorsion de bougé par rotation,
je trouve en théorie un rapport des images bougées égales à 1,6 (en tenant compte de l'oblicité) et je mesure 1,5.
Je pinaille, mais me demande quelle est la cause de l'écart.

Peut-être une légère rotation en roulis.

[balfly]

Bonsoir Seba

Au sujet de la photo d'étoiles, il est clair que l'écart que je trouve est faible. En faisant une mesure plus précise car l'étoile centrale n'est pas exactement au centre j'ai trouvé un rapport théorique de 1,54 et mesuré 1,50. Comme effectivement il y a un peu de roulis (les 2 traces ne sont pas tout à fait parallèles) et qu'en plus les mesures sont au pixel près, le phénomène est on ne peut mieux vérifié.

Au sujet de la "Stab 5 axes" de l'EM1, je dirais que sur le site Olympus ils emploient des termes bien vagues.
Par ailleurs je suis étonné de ne pas avoir rencontré de test sur l'efficacité en macro de la "Stab 5 axes" dans CI ou autres, il me semble que c'est Canon qui avait proposé cette Stab en 1er il y a peut-être 6 ou 7 ans sur un compact (et dès cette époque j'avais des doutes scientifiques sur la chose).
Il est certain que présenter des tests avec un résultat négatif est délicat car au final on se pose la question de savoir si on s'y est bien pris.
Si tu trouves un autre test sérieux, positif ou négatif, cela m'intéresse.
Au sujet de la position des accéléromètres, si c'est pour compenser la translation, leur position n'a aucune importance.
Si c'est pour positionner le centre de rotation par rapport au point nodal d'entrée (ici c'est lui qui compte en fait) la position des accéléromètres n'a pas grande importance, il faut seulement qu'elle soit connue et comme l'appareil sait aussi où se trouve le point nodal (il y a un post où je l'expliquais), son calculateur fait sans problème toutes les opérations nécessaires.
(En passant j'ai pris conscience du fait que l'image dans mon viseur électronique en mode photo (2,3 Mpixels, 30 images/s) est corrigée en temps réel de la distorsion).
Au final je ne sais toujours pas ce que fait l'appareil en tant que "Stab 5 axes" ! 

Une remarque aussi : s'il était facile de faire de la "Stab 5 axes" ("4 axes" avec correction par l'objectif) je pense que les "ténors" s'y seraient mis il y a déjà quelques temps (Canon avait été le 1er je crois, puis il a arrêté, c'est curieux !).
Maintenant cela commence à se répandre mais je pense que c'est plus pour des raisons commerciales que d'efficacité réelle (je pense qu'il y a une efficacité donc pas mensonge mais qu'elle est faible).
Quand on fait une photo en macro à main levée et qu'on la trouve floue on peut accuser la "Stab 5 axes" mais aussi la faible profondeur de champ, l'effet du vent même faible, la position de prise de vue inconfortable...

Cordialement

[seba]

Plusieurs questions restent en suspens.
Pour la translation, l'emplacement des accéléromètres n'a en effet pas d'importance.
Pour ce qui est déterminer les déplacements de la pupille d'entrée (par rapport à un axe de rotation), en fait on ne sait pas si l'appareil est renseigné sur sa position. A priori je dirais que non.
Mais le fait que sur le schéma du Tamron les accéléromètres ne semblent pas placés n'importe où me font penser que cette donnée est nécessaire pour faire des calculs corrects, et que cet objectif doit effectivement avoir une stab efficace en macro. Mêmes remarques pour le Canon 100/2,8 macro IS.
Les ténors ne s'y sont pas mis peut-être parce que les cas où elle est utile sont malgré tout assez restreints.
Pour les tests, je n'ai rien trouvé de très approfondi non plus.
Canon et Tamron avec leurs objectifs macro mettent quand même l'accent sur l'efficacité supérieure de la stabilisation par rapport à une stab "2 axes".

[seba]

Sinon j'ai une idée de test : faire des photos à un rapport de reproduction donné, avec  l'objectif en mise au point proche d'une part, et avec objectif sur infini + bonnette d'autre part. Avec cette dernière combinaison la stabilisation en X-Y devrait être inopérante (bien qu'activée) et on verrait s'il y a une différence avec la mise au point proche.

[balfly]

Bonsoir

Je complète l'étude que j'avais faite sur la "Stab 5 axes" en rotation. Cette fois je m'intéresse au "3ème axe" (roulis).
Pour cela j'ai mis l'appareil objectif vers le haut sur la platine tournant avec une période d'environ 10 s et fixé la mire environ 50 cm plus haut.
Après plusieurs tests à diverses durées, j'ai fait  et gardé 3 photos avec Stab puis 3 photos sans Stab.
f = 25 mm, expo et mise au point manuelles : 1/100 s, f/6,3, 800 iso, grandissement 0,0515 (donc pas macro), jpg, aucun traitement. 
Les 3 photos de chaque série sont quasi identiques entre elles, différant seulement par la position angulaire.
J'ai gardé les 2 photos qui sont les plus proches par leur orientation.
A gauche les photos globales, après réduction linéaire par 16 des pixels, on ne voit guère l'effet de la stab.
A droite les détails, après réduction linéaire par 2 des pixels, d'une zone proche d'un coin et d'une zone proche du centre.
On voit clairement que la Stab fait disparaître le flou qui était apparu sur le bord.
L'effet est cependant moins spectaculaire que lors du test "Stab 2 axes" que j'avais fait. C'est dû à l'amplitude maximum de rotation du capteur qui est restreinte par rapport à celle de sa translation, mais je pense suffisante en pratique car le roulis n'est probablement pas un terme prépondérant dans le bougé lors d'une prise de vue (sinon les Stab optiques seraient peu efficaces).

Rien de nouveau pour les "2 autres axes", dommage ! 

Au sujet de l'utilisation d'une bonnette je trouve l'idée ingénieuse. Mais je n'ai pas de bonnette, et de plus je pense que sa mise en oeuvre serait utile si j'avais trouvé la Stab efficace en macro, afin de pousser plus loin l'analyse. Ceci dit si j'en avais une j'aurait bien sûr essayé de voir.

Cordialement