Dynamique vs quantification...

[Verso92]

Que se passe-t-il si la valeur max du CAN est Vref*2?

Ou pour dire les choses différemment, si j'ai un son codé en 17 bits, il peut retransmettre 99dB (si je me rappelle bien log(2) en base 10). Suppose que je dise que pour des raisons pratiques je laisse tomber le LSB et je code sur 16 bit. Ca veut dire que le CNA en bout de chaine doit multiplier toutes les valeurs numériques par deux. Mais il est toujours capable de restituer le meme zero. J'ai doublé la dynamique et pourtant je suis toujours sur 16 bits. Evidemment, le rapport s/b n'est plus tout-a-fait pareil.

En gros c'est un peu comme la notation scientifique en base 2: les CAN code la mantisse, mais l'exposant est "caché" dans la calibration du CAN par rapport aux valeurs min et max.

Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris ta question...


Sony avait, avec le SBM (Super Bit Mapping), trouvé une astuce pour coder plus finement le signal : le LSB codé était la moyenne des bits de poids faibles non codés in fine (sais pô si je suis clair ?). Il y avait eu un article là-dessus dans l'Audiophile, à l'époque...

[spinup]

Que se passe-t-il si la valeur max du CAN est Vref*2?

Ou pour dire les choses différemment, si j'ai un son codé en 17 bits, il peut retransmettre 99dB (si je me rappelle bien log(2) en base 10). Suppose que je dise que pour des raisons pratiques je laisse tomber le LSB et je code sur 16 bit. Ca veut dire que le CNA en bout de chaine doit multiplier toutes les valeurs numériques par deux. Mais il est toujours capable de restituer le meme zero. J'ai doublé la dynamique et pourtant je suis toujours sur 16 bits.

C'est le meme cas de figure que j'ai tenté d'expliquer plus haut: ce n'est pas le zero qui compte, c'est la plus petite valeur possible non nulle.
Si tu multiplies toutes les valeurs par deux tu multiplie aussi cette plus petite valeur non nulle par deux, donc la dynamique ne change pas.

La definition de la dynamique ne peut pas prendre le zero comme valeur minimale puisque mathematiquement ca reviendrait a diviser par zero (Dynamique=Max/Min) et physiquement ca n'a aucune signification, ca n'apporte aucune information.

[OuiOuiPhoto]

si j'utilise un convertisseur 1 bit je ne peux sortir que le 80mV

1 bit ca fait 2 valeur donc tu peux sortir le 10mV (0) et le 80mV (1) donc toute la dynamique

si j'utilise un convertisseur 2 bits je ne peux sortir que le 80mV et le 40mV

2 bits ca fait 4 valeur donc tu peux sortir le 10mV (00) le 80mV (11)  et deux valeur entre les deux 33,3mV (01) et  56,6 mV (10) donc toute la dynamique

si j'utilise un convertisseur 3 bits je peux sortir le 80mV, le 40mV et le 20mV; j'ai donc les 3IL d'informations

3 bits ca fait 8 valeur donc tu peux sortir le 10mV (000) le 80mV (111) et  6 valeur entre les deux et donc a nouveau toute la dynamique

[spinup]

1 bit ca fait 2 valeur donc tu peux sortir le 10mV (0) et le 80mV (1) donc toute la dynamique

Oui mais...ce n'est pas lineaire. Lineaire ca veut dire que de 10mV a 80mV, ta valeur numerique passe de N a 8xN. Ici 8x0 ca ne fait pas 1.

De plus quelle valeur tu aurais pour 0mV? 0 aussi...forcement. Donc si tu as la meme valeur pour 0mV et 10mV,  comment peux tu savoir que tu as 10mV?
Tu ne detectes pas 10mV, tu detectes juste 80mV qui donne la valeur 1 et tu n'as aucune autre information exploitable.

[Verso92]

1 bit ca fait 2 valeur donc tu peux sortir le 10mV (0) et le 80mV (1) donc toute la dynamique

?!!!



Avec 1 bit, tu ne peux sortir que deux valeurs : soit noir, soit blanc (ça me rappelle mes premières photos numériques, avec une imprimante Citizen 120D+, sur laquelle j'avais remplacé la tête par une bidouille qui la transformait en scanner, sur mon Atari modifié pour l'occasion) : aucun risque d'en sortir 14 IL de dynamique !!!

[P!erre]

Le CD audio est codé en 16 bits stéréo (cf Red Book). Dans les premiers temps, Philips les lisaient en 14 bits (c'était une sorte de guéguerre, à l'époque, avec Sony)...

Pas de guéguerre, en 1978 il n'y avait aucun CAN disponible pour les prototypes en 16 bits. Un CAN 14 bits a donc été utilisé (décrit par R. van de Plassche et D. Goedhart). Tous les tests ayant été passés avec succès (comparaison de la bande master analogique au CD), le premier prototype de lecteur CD a été montré à la presse le 8 mars 1979, chez Philips à Eindhoven.

Les opérations de traitement de signaux successifs dans le système prototype ont été exactement repris lorsque Philips et Sony ont établi une norme commune en juin 1980, sauf que le traitement était plus rapide, la détection et la correction d'erreurs plus efficaces. Le signal sortait effectivement en 16 bits, sur la base des 14 bits fournis par le EFM qui bidouillait le codage. Des évolutions sont venues ultérieurement, par étapes, notamment le suréchantillonnage 256 x en sortie (Bitstream).

Le brevet 4,413,340, de 1983 explique une partie de la correction d'erreur.

[OuiOuiPhoto]

Avec 1 bit, tu ne peux sortir que deux valeurs : soit noir, soit blanc (ça me rappelle mes premières photos numériques, avec une imprimante Citizen 120D+, sur laquelle j'avais remplacé la tête par une bidouille qui la transformait en scanner, sur mon Atari modifié pour l'occasion) : aucun risque d'en sortir 14 IL de dynamique !!!

Simplement parce que tu appelle le blanc c'est la tension max et le noir c'est la tension min. La dynamique c'est la différence entre le min et le max. Donc avec 1 bit tu sort la totalité de la dynamique.  C'est entre le min et le max que tu sera très imprécis. Il n'y aura pas de gris C'est pour cela que tu n'arrivera pas a trouver une règle disant qu'avec un convertisseur 8 bits tu limite la dynamique a 8IL. Ce n'est pas lié

Je te le concède l'exemple du convertisseur 1 bits est tiré par les cheveux mais c'est juste pour montrer le raisonement

[OuiOuiPhoto]

Oui mais...ce n'est pas lineaire. Lineaire ca veut dire que de 10mV a 80mV, ta valeur numerique passe de N a 8xN. Ici 8x0 ca ne fait pas 1.

De plus quelle valeur tu aurais pour 0mV? 0 aussi...forcement. Donc si tu as la meme valeur pour 0mV et 10mV,  comment peux tu savoir que tu as 10mV?
Tu ne detectes pas 10mV, tu detectes juste 80mV qui donne la valeur 1 et tu n'as aucune autre information exploitable.

Tout cela c'est réglé par la partie analogique qui se trouve avant le CAN. 10mV ou 0mV ou 100mv ne change pas le raisonnement. Tu as une valeur min et une valeur max qui est connue et le CAD donnera 0 pour la valeur min et le maximum de ce qu'il sait faire pour la valeur max.  Ensuite entre les deux ca va dépendre en effet le comment marche le convertisseur. Il peut être linéaire ou pas.  Mais la valeur min et max (donc la dynamique) seront la valeur numérique min et max de ce que sait faire le CAN

Dans toute la discussion que nous avons il faut séparer deux chose. La dynamique (valeur min et max) et la précision de mesure de ce qu'il y a entre les deux. Si tu prend un CAN 1 bit tu fera la valeur min et max et ce qu'il y a entre les deux sera mesuré en 0 intervals, si tu prend un convertisseur 8 bits tu fera la valeur min et max et ce qu'il y a entre les deux sera mesuré en 255 intervals, si tu prend un convertisseur 16 bits tu fera la valeur min et max et ce qu'il y a entre les deux sera mesuré en 65535 intervals

[Verso92]

Simplement parce que tu appelle le blanc c'est la tension max et le noir c'est la tension min. La dynamique c'est la différence entre le min et le max. Donc avec 1 bit tu sort la totalité de la dynamique.  C'est entre le min et le max que tu sera très imprécis. Il n'y aura pas de gris C'est pour cela que tu n'arrivera pas a trouver une règle disant qu'avec un convertisseur 8 bits tu limite la dynamique a 8IL. Ce n'est pas lié

Je te le concède l'exemple du convertisseur 1 bits est tiré par les cheveux mais c'est juste pour montrer le raisonement

L'exemple du convertisseur 1 bit est au contraire un bon exemple.

En prenant Vref = 1V, par exemple, derrière le "0" sont cumulées toutes les valeurs comprises entre 0 et 500mV, et derrière le "1" toutes les valeurs comprises entre 500mV et 1V (en prenant un modèle simple).

Pour moi, la dynamique d'un tel système se trouve bien affaiblie : si tu mets un convertisseur N/A juste derrière ton convertisseur A/N, tu auras deux valeurs en sortie (par exemple 250mV pour le "0" et 750mV pour le "1", toujours selon un modèle simple). Et plus tu vas augmenter le nombre de bits, plus tu seras capable de coder un signal fort et un signal faible...

[Verso92]

Ou pour attaquer le raisonnement sous un autre angle, avec un convertisseur linéaire 14 bits, tu seras capable de discriminer des tensions de  1 x Vref/16 384, 2 x Vref/16 384 ou 3 x Vref/16 384, etc (et un plus petit signal utile en théorie*). Avec un convertisseur 8 bits, tu ne le pourras pas : le plus petit signal utile discriminable sera Vref/256...


*en théorie, bien sûr : dans la réalité, il y a des chances que ce soit du bruit qu'on récupère sur les LSB du convertisseur 14 bits...

[OuiOuiPhoto]

Avec un convertisseur 8 bits, tu ne le pourras pas : le plus petit signal utile discriminable sera Vref/256...

Ok j'ai compris ton raisonnement. Donc si j'extrapole avec un Vref à 256V  la tension la plus petit sera de 1V. Et si la réponse du capteur est linéaire je n'ai en effet pas mes 14 IL. 

Soit mais ton hypothèse de départ part du principe qu'une division par 2 du nombre numérique fait une division par 2 de la tension. Imagine maintenant que la division par 2 du nombre numérique fait une division par 4 du signal. Si je part a 256V je vais descendre a 0,0039V.  Donc tout dépend le la fonction de transfert du CAN. Cette fonction de transfert n'est pas forcement une division par deux. En plus l'électronique analogique qui se trouve derrière le capteur peut aussi "délinéariser" la réponse du capteur

C'est en tout cas ce que je me souviens de mon DEA de micro-électronique

[Verso92]

Ok j'ai compris ton raisonnement. Donc si j'extrapole avec un Vref à 256V  la tension la plus petit sera de 1V. Et si la réponse du capteur est linéaire je n'ai en effet pas mes 14 IL.  

Oui.

Soit mais ton hypothèse de départ part du principe qu'une division par 2 du nombre numérique fait une division par 2 de la tension.

Oui, c'est l'hypothèse de départ : l'ensemble capteur/convertisseur est considéré comme linéaire (c'est, d'après ce que j'ai compris, acquis).

Imagine maintenant que la division par 2 du nombre numérique fait une division par 4 du signal. Si je part a 256V je vais descendre a 0,0039V.  Donc tout dépend le la fonction de transfert du CAN. Cette fonction de transfert n'est pas forcement une division par deux. En plus l'électronique analogique qui se trouve derrière le capteur peut aussi "délinéariser" la réponse du capteur

On peut tout à fait, dans la théorie, adopter une fonction de transfert non linéaire. Mais je ne sais pas si c'est réalisable techniquement sur les APN (les CAN sont intégrés, il me semble, dans les Exmor).

Et puis, est-ce souhaitable, aussi ? la solution actuelle permet de développer en linéaire si on le souhaite, et d'en tirer tous les avantages...

[OuiOuiPhoto]

Et puis, est-ce souhaitable, aussi ? la solution actuelle permet de développer en linéaire si on le souhaite, et d'en tirer tous les avantages...

A part que je doute très fortement que le RAW soit vraiment les données du capteur brute. Il y a de la tripaille avant que le fichier RAW soit généré. Je vais essayer de trouver des choses la dessus

[spinup]

Tout cela c'est réglé par la partie analogique qui se trouve avant le CAN. 10mV ou 0mV ou 100mv ne change pas le raisonnement. Tu as une valeur min et une valeur max qui est connue et le CAD donnera 0 pour la valeur min et le maximum de ce qu'il sait faire pour la valeur max.  Ensuite entre les deux ca va dépendre en effet le comment marche le convertisseur. Il peut être linéaire ou pas.  Mais la valeur min et max (donc la dynamique) seront la valeur numérique min et max de ce que sait faire le CAN

Dans toute la discussion que nous avons il faut séparer deux chose. La dynamique (valeur min et max) et la précision de mesure de ce qu'il y a entre les deux. Si tu prend un CAN 1 bit tu fera la valeur min et max et ce qu'il y a entre les deux sera mesuré en 0 intervals, si tu prend un convertisseur 8 bits tu fera la valeur min et max et ce qu'il y a entre les deux sera mesuré en 255 intervals, si tu prend un convertisseur 16 bits tu fera la valeur min et max et ce qu'il y a entre les deux sera mesuré en 65535 intervals

Tout ce que tu ecrit est exact...a condition de pas prendre 0 comme valeur min. Je l'ai ecrit plusieurs fois, tu n'as pas relevé: la dynamique est la division Valeur max / valeur min. Si valeur min = 0, tu ne peux pas diviser, et tu ne peux pas calculer la dynamique. Vrai?

Pourquoi c'est important, et pas juste un detail de calcul? Parce que tous les capteurs qui recoivent 0 lumiere, donnent en sortie 0V, et logiquement 0 apres CAN (ca peut etre plus, mais aucun interet et ca irait de toute facon dans mon sens, en tout cas ca peut pas etre -1). Ca fonctionne aussi si tu mets un bout ce carton a la place du capteur. Donc si cette valeur est la meme pour tous les capteurs, la dynamique n'est definie que par la valeur maxi (on sait que ce n'est pas le cas).

Si l'absence totale de lumiere donne la valeur 0, et que la quantité de lumiere minimale detectable par le capteur (donnant mettons 10mV) donne aussi 0... ce n'est pas une quantité de detectable, puisque c'est egal a l'obscurité totale après CAN.  La signification physique de la dynamique, c'est la capacité du capteur a détecter des signaux tres faibles tout en pouvant contenir des signaux beaucoup plus elevés. Détecter, par definition, c'est differencier "quelque chose" de "rien du tout".

Donc si CAN lineaire, avec 8 bits, il y a 255 intervalles constants (-Vref/256), la dynamique est egale a Vref/(Vref/256)=256=8IL. Idem pour 16bits.
Si c'est pas lineaire, le premier intervalle peut etre beaucoup plus petit que (Vref/256), donc la dynamique est plus que le nombre de bits.

Soit mais ton hypothèse de départ part du principe qu'une division par 2 du nombre numérique fait une division par 2 de la tension. Imagine maintenant que la division par 2 du nombre numérique fait une division par 4 du signal.

C'est la definition de la linearité: si tu multplies par N la tension, tu multiplies par N la valeur.
Ton deuxieme cas n'est pas lineaire, c'est une fonction carré.

En plus l'électronique analogique qui se trouve derrière le capteur peut aussi "délinéariser" la réponse du capteur

Il ne doit plus rester grand chose de l'electronique analogique derriere le capteur, avec les capteurs type Exmor qui sont devenus la norme.

[OuiOuiPhoto]

Ton deuxieme cas n'est pas lineaire, c'est une fonction carré.

Oui et c'est cette non linéarité permet d'exprimer d'importe quel dynamique avec n'importe quel nombre de bits.

Tout ce que tu écrit est exact...a condition de pas prendre 0 comme valeur min. Je l'ai écrit plusieurs fois, tu n'as pas relevé: la dynamique est la division Valeur max / valeur min. Si valeur min = 0, tu ne peux pas diviser, et tu ne peux pas calculer la dynamique. Vrai?

Zéro n'existe pas en électronique analogique. Un capteur te donnera toujours un signal. Pour un capteur Photo si tu le met dans le noir total ce signal sera principalement du bruit. mais il y aura un signal. C'est pour cela que je parle de valeur min acceptable.

[spinup]

Zéro n'existe pas en électronique analogique. Un capteur te donnera toujours un signal. Pour un capteur Photo si tu le met dans le noir total ce signal sera principalement du bruit. mais il y aura un signal. C'est pour cela que je parle de valeur min acceptable.

C'est de ca qu'on parle depuis le debut: en pratique la sortie des capteur n'est pas analogique, donc il faut tenir compte du fait que pour distinguer une luminance minimum du noir total, il faut que ce signal minimum ait une valeur differente de 0, et qui doit etre au moins 1.

Et a partir de la, on est d'accord sur tout: si la CAN n'est pas lineaire sur toute la gamme, on peut avoir 1 pour un signal beaucoup plus faible que (Vmax/nombre de bits) et donc la dynamique n'est pas limitée par le nombre de bits.

La ou je doute, c'est a quel point les constructeurs sont capables d'appliquer la recette qu'ils veulent pour la CAN.

[jaric]

Ah, vous aimez bien répéter les choses ad nauseam.

Tout a pourtant été dit dans la première page !

[Jean-Claude]

J'ai du mal à suivre cette discussion scientifique de café du commerce

Mais j'ai du faire trop dalgèbre booléenne dans mes jeunes années pour savoir que cela n 'a aucun sens de dire que le nombre max d'IL = le nombre de bit de signal

[spinup]

Mais j'ai du faire trop dalgèbre booléenne dans mes jeunes années pour savoir que cela n 'a aucun sens de dire que le nombre max d'IL = le nombre de bit de signal

Ca tombe bien, la dynamique n'est pas le nombre max d'IL.

[OuiOuiPhoto]

Ah, vous aimez bien répéter les choses ad nauseam.

Tout a pourtant été dit dans la première page !

Oui mais des fois il faut périphraser pour que tout le monde se rende compte que l'on dit la même chose mais avec des hypothèses différentes

[Jean-Claude]

Ca tombe bien, la dynamique n'est pas le nombre max d'IL.

Faire dire aux gens ce qu'il n'ont pas dit, c'est encore pire, manque plus que Seba vienne pour confirmer que je n'ai jamais su ce quest un IL 

[seba]

Faire dire aux gens ce qu'il n'ont pas dit, c'est encore pire, manque plus que Seba vienne pour confirmer que je n'ai jamais su ce quest un IL 

Je confirme.

Un IL est une quantité de lumière qui passe sur la pellicule ou le capteur et rien d'autre. Celà n'a au départ rien à voir avec une luminance de sujet

[seba]

Et je reconfirme.

Faut juste retenir que IL 0 correspond à ISO 100 f:1 et 1s à partir de là on peut tout recalculer de tête

[OuiOuiPhoto]

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  

[Verso92]

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 me semble évident que c'est linéaire... puisqu'on peut justement développer en linéaire (sans appliquer le gamma).


Maintenant, je suis plutôt rassuré sur le fait qu'il semblerait que la notion de linéarité implique un nombre de bits au moins égal au nombre d'IL à passer...