Dynamique vs quantification...

[chelmimage]

Ca fait 24 bits de profondeur de couleurs.
Mais en luminance (R+G+B), 3 × 8  bits ca fait 15.6 bits.

Merci encore..
Et en posant ma question, finalement celle qui me turlupinait et que je n'ai pas posée c'est plutôt:
Et parmi toutes ces combinaisons quelle est la capacité de l'œil à les discriminer toutes?

[seba]

Il en  déjà été question ici :
http://www.chassimages.com/forum/index.php?topic=181358.0

On admet que l'oeil sans variation de ses paramètre ne peut encaisser guère plus que une dizaine d'IL ce qui est déjà pas mal.

Ah oui, merci.
10IL ça me semble beaucoup trop peu.
D'après mes mesures, environ 20IL sans adaptation.

[P!erre]

Merci encore..
Et en posant ma question, finalement celle qui me turlupinait et que je n'ai pas posée c'est plutôt:
Et parmi toutes ces combinaisons quelle est la capacité de l'œil à les discriminer toutes?

L'œil ne voit pas les couleurs de la même manière. En moyenne les cônes distinguent environ 200 nuances de rouge, de bleu et de vert, soit environ 8 millions de teintes, mais il semble que le cerveau ne nous en donne qu'un fragment, entre 1 à deux millions et on ne voit pas tous les couleurs de la même manière (dyschromatopsies).

[chelmimage]

L'œil ne voit pas les couleurs de la même manière. En moyenne les cônes distinguent environ 200 nuances de rouge, de bleu et de vert, soit environ 8 millions de teintes, mais il semble que le cerveau ne nous en donne qu'un fragment, entre 1 à deux millions et on ne voit pas tous les couleurs de la même manière (dyschromatopsies).

Merci pour ces précisions..

[Franciscus Corvinus]

L'œil ne voit pas les couleurs de la même manière. En moyenne les cônes distinguent environ 200 nuances de rouge, de bleu et de vert, soit environ 8 millions de teintes, mais il semble que le cerveau ne nous en donne qu'un fragment, entre 1 à deux millions et on ne voit pas tous les couleurs de la même manière (dyschromatopsies).

Mais dans un gamut (et donc un contraste total) bien plus large que les capteurs il me semble. Donc il est possible que les capteurs saisissent des nuances de couleurs plus subtilement que notre oeil mais ne puisse gérer aussi bien les contrastes.

[Verso92]

ATTENTION ! ATTENTION ! ATTENTION !

Lu dans le dernier RP (P138) : "Imaginons qu'un capteur soit capable, comme dans l'exemple de l'encadré, d'enregistrer des rapports lumineux de 1 à 1000 (10 diaphs). Il faudra schématiquement que le fichier soit capable de différentier numériquement ces 1000 valeurs possibles. Il devra donc coder l'information sur 12 bits (2^12 = 1024)."

;-)

[Verso92]

Et page 131, Claude Tauleigne persiste et signe et nous explique que 2^16 = 16 384...

:-(

[P!erre]

ATTENTION ! ATTENTION ! ATTENTION !

Lu dans le dernier RP (P138) : "Imaginons qu'un capteur soit capable, comme dans l'exemple de l'encadré, d'enregistrer des rapports lumineux de 1 à 1000 (10 diaphs). Il faudra schématiquement que le fichier soit capable de différentier numériquement ces 1000 valeurs possibles. Il devra donc coder l'information sur 12 bits (2^12 = 1024)."

;-)

Heu, lequel est le "dernier numéro" ? J'ai le 292 de juillet et je n'y trouve pas ce texte à la page 138 (ni ailleurs).

[Verso92]

Heu, lequel est le "dernier numéro" ? J'ai le 292 de juillet et je n'y trouve pas ce texte à la page 138 (ni ailleurs).

N°293 (août 2016), reçu aujourd'hui...

[P!erre]

Ah, t'es déjà en août...

Je profite encore de juillet. Ici, on est le 6. Août est encore loin. 

[Verso92]

Bon, dommage, quand même, ces petites erreurs à répétition (ça agace !) : l'article est plutôt intéressant...

[astrophoto]

je viens de me taper les 6 pages de ce fil...vite une aspirine !   

Il faut commencer par la définition de la dynamique au sens habituel (DxO), histoire de savoir de quoi on parle avant d'en parler. C'est le rapport (division) entre la valeur max délivrée par le convertisseur et le bruit de lecture.

Valeur max convertisseur : 65535 en 16 bits, 16383 en 14 bits, 255 en 8 bits etc. (oui je sais, je n'ai pas la même calculette que Réponses Photo )

Bruit de lecture : valeur statistique (écart-type) mesurée sur un ensemble de pixels, à partir d'un raw non développé (une image en pose courte dans le noir)

Note 1 : sur certains appareils les valeurs ne plafonnent pas au max théorique mais plus bas, par exemple le Canon 6D sature à 15800 et pas à 16383 (ne me demandez pas pourquoi). Cette valeur max est enregistrée en donnée exif.

Note 2 : un décalage (offset ou bias) constant est ajouté sur toutes les valeurs numériques. Par exemple le 6D a un offset à 2048, donc le noir n'est pas à 0 mais à 2048. Cette info est aussi enregistrée dans les données exif car le développeur raw en a besoin. Ça c'est pour les discussions sur le zéro qui ne peut pas être zéro mais qui l'est quand même.

Bref, sur un 6D entre rabotage en haut et décalage en bas, vous n'avez plus que 13 bits 3/4...arrondis à 14, on ne va pas chipoter pour si peu

Note 3 : le bruit est une notion statistique, donc parler du bruit sur 1 pixel ça n'a pas de sens. Le bruit n'est pas un truc qui se rajoute ou se superpose à un signal, c'est une variation aléatoire de ce signal (aléatoire donc imprévisible et non mesurable, sauf de manière statistique). A cause de ça, on peut très bien avoir une mesure de bruit de 0,5 par exemple...ce qui, avec un convertisseur 14 bits, va donner une dynamique calculée de...15 IL

Note 4 : cette définition de la dynamique est optimiste, elle part du principe que le signal utile le plus faible est du même niveau que le bruit de fond (bruit de lecture). On peut prendre une autre convention plus représentative de ce qu'on cherche en photo, par exemple que ce signal mini doit valoir 10x le bruit de lecture. Mais ce n'est pas grave car entre les deux conventions il y a un nombre fixe d'IL (dans cet exemple les deux dynamiques sont séparées par 3,3 IL), donc ça ne fait que décaler les courbes verticalement. Ça ne change pas la forme de la courbe ni la hiérarchie entre appareils.

A suivre...(relation entre dynamique et numérisation)

[astrophoto]

Tout le monde a compris que ce n'est pas le nombre de bits qui fait la dynamique. Ce n'est pas parce que les MF ont un convertisseur 16 bits qu'ils ont une dynamique de 16 IL. Ce serait trop beau...

Mais dans l'autre sens, un nombre de bits trop faible va limiter la dynamique utilisable, parce que le bruit de lecture va finir par être trop petit pour être mesurable. On peut mesurer des grains de sable avec un pied à coulisse, mais avec un mètre-ruban gradué en mm tous les grains qui font moins de 1 mm vont être mesurés à 0 ou 1 mm. A l'inverse, on peut mesurer des gros galets avec notre mètre-ruban et on n'y gagnera pas à utiliser le pied à coulisse vu l'irrégularité de forme d'un galet.

Bref, ce qu'il faut bien comprendre, c'est que la dynamique est mesurée après conversion numérique, donc le convertisseur influe sur cette mesure si le nombre de bits est trop faible. Non, on ne pourra pas faire passer 14 IL de dynamique exploitable dans 8 bits en linéaire.

Plus précisément, il y a arrondi sur le dernier bit (qui va être 0 ou 1, même si la valeur à mesurer dans le pixel est entre les deux), et cela aléatoirement d'un pixel à l'autre, ce qui va générer un bruit qu'on appelle bruit de quantification et qui vaut [1 sur racine carrée de 12], soit un peu moins de 0,3. Un petit calcul simple montre donc qu'avec une électronique parfaite (aucun bruit, sauf ce bruit de quantification), avec N bits de quantification on pourrait arriver au max à une dynamique de N+1,8 IL.

Tout ça pour dire que qu'entre la définition de la dynamique qui est optimiste et le bruit de quantification qui est de moins de 1/3 du pas de quantification, nos appareils sont plutôt surdotés en bits. Un nombre de bits égal à la dynamique c'est suffisant, à mon avis on a même de la marge ce qui permet de couvrir les défauts du convertisseur.

A suivre...(linéarité)

[astrophoto]

Bon j'ai cherché un peu et je suis tombé sur cette discussion. C'est marrant on dirait la même qu'ici mais en anglais
http://www.cinematography.com/index.php?showtopic=60175
Et on retrouve les deux camps.
Le camp de la linéarité et le camp de la non linéarité. Le camp de la linéarité dit qu'il faut autant de bits dans le CAD que d'IL de la dynamique pour ne pas la limiter et le camp de la non linéarité dit que ca n'a pas de lien. Le camp de la non linéarité pensant que le signal n'est pas brut mais trafiqué par une petite courbe gamma par exemple au niveau du signal analogique. Un peu comme un compresseur en audio
Les deux approches sont "mathématiquement" justes en fonction de leurs hypothèses de base. Maintenant il faut donc qu'un ingé de Sony ou Canon passe par la pour nous dire si le signal qui arrive a l'ADC est ou pas linéaire par rapport au nombre de photon qui tape sur le capteur 

Il n'y a aucun doute là-dessus : dans la quasi-totalité des cas, il y a linéarité (proportionnalité) entre la quantité de photons et le nombre qui sort du convertisseur, et aussi le nombre qui se trouve dans le fichier raw (une fois l'offset retiré). Nous les astronomes appliquons des traitements particuliers sur les raw non développés (notamment les flats, qui permettent de traiter le vignetage d'un instrument astronomique : on fait une correction de variations de basses lumières à partir de variations de hautes lumières), qui ne pourraient absolument pas fonctionner si la réponse n'était pas linéaire.

Je ne connais qu'un seul contre-exemple, c'est Sony avec certains de ses raw compressés en non-linéaire : http://www.rawdigger.com/howtouse/sony-craw-arw2-posterization-detection

Et je crois de mémoire que Leica avait fait aussi une tentative de compression genre log.

[Verso92]

Merci pour ces explications précises et détaillées, astrophoto !

Par contre, un point me chiffonne, quand même :

Note 1 : sur certains appareils les valeurs ne plafonnent pas au max théorique mais plus bas, par exemple le Canon 6D sature à 15800 et pas à 16383 (ne me demandez pas pourquoi). Cette valeur max est enregistrée en donnée exif.

Note 2 : un décalage (offset ou bias) constant est ajouté sur toutes les valeurs numériques. Par exemple le 6D a un offset à 2048, donc le noir n'est pas à 0 mais à 2048. Cette info est aussi enregistrée dans les données exif car le développeur raw en a besoin. Ça c'est pour les discussions sur le zéro qui ne peut pas être zéro mais qui l'est quand même.

Bref, sur un 6D entre rabotage en haut et décalage en bas, vous n'avez plus que 13 bits 3/4...arrondis à 14, on ne va pas chipoter pour si peu


2048, c'est 2^11 (sur ma calculette à moi...  ;-). Si le "0" c'est 2^11 et que le max n'est pas tout à fait 2^14, comment peut-il rester quasiment 14 bits ?

[astrophoto]

Merci pour ces explications précises et détaillées, astrophoto !

Par contre, un point me chiffonne, quand même :
2048, c'est 2^11 (sur ma calculette à moi...  ;-). Si le "0" c'est 2^11 et que le max n'est pas tout à fait 2^14, comment peut-il rester quasiment 14 bits ?

parce que les valeurs ne sont pas divisées par 2048 (auquel cas effectivement on perdrait 11 IL), c'est juste un décalage. C'est la différence entre une division et une addition quoi, tu sais les touches avec un plus et avec une barre penchée, faut pas les confondre   

Dit autrement : 2 puissance 14 moins 2 puissance 11, ça reste proche de 2 puissance 14.

[Verso92]

parce que les valeurs ne sont pas divisées par 2048 (auquel cas effectivement on perdrait 11 IL), c'est juste un décalage. C'est la différence entre une division et une addition quoi, tu sais les touches avec un plus et avec une barre penchée, faut pas les confondre   

Dit autrement : 2 puissance 14 moins 2 puissance 11, ça reste proche de 2 puissance 14.

OK !

[astrophoto]

Je reviens 2 secondes sur l'article de RP. Bon, je passe sur le coup des puissances de 2, qui ne sont pas les mêmes selon qu'il s'agisse d'IL ou de bits    Ou sur le raccourci "8 bits ne peuvent contenir que 8 IL" (non, on peut y mettre 9,8 IL au max, comme vu plus haut).

Sur les 2 premières pages de l'article, on y voit la définition habituelle de la dynamique (saturation sur bruit de lecture), il y a même une courbe de dynamique sauce DxO : jusque là tout va bien. Puis, on passe aux pages "mesurer la dynamique du capteur". La première méthode exploite des raw développés, sans que le bruit ne soit mesuré d'aucune manière (on dit même qu'on peut passer un coup de filtre flou de grand rayon !). On arrive donc à une notion de "dynamique" qui n'a plus rien à voir avec l'autre. D'ailleurs le résultat calculé (enfin plutôt pifométré à partir d'un "décollage" et d'un "atterrissage" de courbe hautement subjectifs) est de 9 IL, alors que DxO donne 11 IL. La 2ème méthode fait bien appel à une mesure de bruit, mais sur une image exposée (où le bruit de photons prend une part importante : on ne mesure donc pas le bruit de lecture). Et ça finit avec une valeur de 8,57 IL, cohérente (coup de bol ?) avec la précédente mais pas non plus avec DxO.

Bref, si quelqu'un peut m'expliquer : je suis largué  

[Verso92]

Bref, si quelqu'un peut m'expliquer : je suis largué  

Je serais bien en peine de t'expliquer...

Le problème, dans mon cas, avec ce genre d'articles, c'est que quand les erreurs se cumulent dans la partie que je maitrise à peu près (une coquille, ça peut arriver, mais là...), je perds confiance dans la suite...

[tenmangu81]

Merci astrophoto pour cette synthèse claire et détaillée.
On commence à y voir clair (pour un amateur d'astro, c'est un comble....).

[spinup]

Merci pour les explications astrophoto, c'est parfaitement clair comme ca.

Je ne connais qu'un seul contre-exemple, c'est Sony avec certains de ses raw compressés en non-linéaire : http://www.rawdigger.com/howtouse/sony-craw-arw2-posterization-detection

Et encore, il s'agit d'une étape qui intervient apres la conversion A/N qui elle est linéaire (puisque les RAW non compressés sont possibles par MAJ firmware).

[fred134]

Il faut commencer par la définition de la dynamique au sens habituel (DxO), histoire de savoir de quoi on parle avant d'en parler. C'est le rapport (division) entre la valeur max délivrée par le convertisseur et le bruit de lecture.
...
Note 4 : cette définition de la dynamique est optimiste, [...] Mais ce n'est pas grave car entre les deux conventions il y a un nombre fixe d'IL (dans cet exemple les deux dynamiques sont séparées par 3,3 IL), donc ça ne fait que décaler les courbes verticalement. Ça ne change pas la forme de la courbe ni la hiérarchie entre appareils.

Non, la définition DXO est à ma connaissance : valeur max - point tel que que S/B=1  (Et cela se vérifie simplement sur un de leurs graphiques "full SNR".)

Ce qui est différent de ta définition, car le bruit photonique est compris dans le point "bas" de DXO, ce n'est pas uniquement le bruit de lecture.

Ce qui implique au passage que ta Note 4 n'est pas vraie selon moi : changer le S/B "limite" dans les noirs n'est pas une simple translation, car cela dépend de la proportion des deux bruits. (On ne peut pas déduire la dynamique "20dB" de la dynamique "0dB", par exemple)

[astrophoto]

Non, la définition DXO est à ma connaissance : valeur max - point tel que que S/B=1  (Et cela se vérifie simplement sur un de leurs graphiques "full SNR".)

Ce qui est différent de ta définition, car le bruit photonique est compris dans le point "bas" de DXO, ce n'est pas uniquement le bruit de lecture.

Ce qui implique au passage que ta Note 4 n'est pas vraie selon moi : changer le S/B "limite" dans les noirs n'est pas une simple translation, car cela dépend de la proportion des deux bruits. (On ne peut pas déduire la dynamique "20dB" de la dynamique "0dB", par exemple)

tu as tout à fait raison, S/B=1 c'est la définition que donne la page d'explication de DxO. Pour ma part j'en étais resté à celle de Roger Clark (c'est aussi celle donnée dans l'article de RP), la capacité divisée par le bruit de fond (floor noise) : http://www.clarkvision.com/articles/digital.sensor.performance.summary/#dynamic_range

J'ai fait quelques calculs et il est intéressant de noter qu'au-dessus de 2 électrons de bruit de lecture (BL), les deux modes de calcul ne diffèrent que de 1/2 électron, ce qui donne un écart de 0,36 IL entre les deux résultats à 2 e- de BL, 0,10 IL à 7 e- et 0,05 IL à 15 e-. La différence n'est donc sensible que pour les très bas bruit de lecture (moins de 2 e-), comme on peut en avoir aujourd'hui sur les appareils les plus performants (et plutôt à haut iso).

[fred134]

J'ai fait quelques calculs et il est intéressant de noter qu'au-dessus de 2 électrons de bruit de lecture (BL), les deux modes de calcul ne diffèrent que de 1/2 électron, ce qui donne un écart de 0,36 IL entre les deux résultats à 2 e- de BL, 0,10 IL à 7 e- et 0,05 IL à 15 e-. La différence n'est donc sensible que pour les très bas bruit de lecture (moins de 2 e-), comme on peut en avoir aujourd'hui sur les appareils les plus performants (et plutôt à haut iso).

Oui, et ça joue également plus si on prend une définition plus "ambitieuse" du S/B mini, genre 10x, ou même 4x...

Et, pour la petite histoire, ça rend aussi le calcul DXO de la dynamique "print" (réduction à 8MPixels) inexact :-)