Dynamique vs quantification...

[Jean-Claude]

Faudrait que l'on m'arrive à m' expliquer Pourquoi en passant par exemple de 14bit  à  16bit soit un volume d'informations codables 4X plus important je ne pourrais augmenter la dynamique que de 2 IL soit 1,14x plus d'informations.

[Verso92]

Faudrait que l'on m'arrive à m' expliquer Pourquoi en passant par exemple de 14bit  à  16bit soit un volume d'informations codables 4X plus important je ne pourrais augmenter la dynamique que de 2 IL soit 1,14x plus d'informations.

En passant de 14 bits à 16 bits, tu peux en théorie coder des informations quatre fois plus faibles (soit 2 IL en "linéaire")...


(toujours en théorie, avec un CAN "parfait", la plus petite tension codable passe de Vref/16 384 à Vref/65 536)

[Jean-Claude]

je ne suis toujours pas, tu appliqués une loi en x puissance 2 ( 2IL exigeant 4x plus d'informations) tout en disant que l'on est linéaire, mathématiquement cela ne colle pas une loi en x2 n'est pas linéaire.

[Verso92]

je ne suis toujours pas, tu appliqués une loi en x puissance 2 ( 2IL exigeant 4x plus d'informations) tout en disant que l'on est linéaire, mathématiquement cela ne colle pas une loi en x2 n'est pas linéaire.

La loi en x2 constitue bien une suite géométrique.


Mais la question n'est pas là. Si une tension de 16mV correspond à IL3/100 ISO (par exemple), une tension de 8mV correspondra à IL2/100ISO et 4mV correspondra à IL1/100 ISO, etc. La tension délivrée par le photosite sera deux fois plus faible à chaque fois qu'on descendra d'un IL (division par 2 de la quantité de photons emmagasinés à chaque stop).

Et si 16mV correspond au code "100" pour les trois LSB du convertisseur en sortie (pour prendre un exemple concret), 8mV correspondra à "010" et 4mV à "001"...


C'est l'ensemble capteur/convertisseur qui est linéaire : il conservera en sortie la suite géométrique présente en entrée...

[Verso92]

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

En fait, les données contenues dans les RAW sont "brutes", ou presque...

Les convertisseurs sont linéaires, à leurs défauts de linéarité près...

Les derniers LSB des convertisseurs de nos APN ne contiennent sans doute pas que de l'information utile, mais plus vraisemblablement du bruit...


Mébon, essayons déjà de raisonner dans un monde parfait pour essayer d'en déduire les principes de fonctionnement de base... ce ne sera déjà pas si mal !

;-)

[balfly]

Bonsoir

Je suis intéressé par cette discussion.
Il me semble qu'il y a un aspect qui n'a pas été abordé c'est qu'il est difficile de définir le bruit en un seul pixel d'une photo donnée.
Je propose ci-dessous une "photo", ici construite pour la discussion.
Elle est en 8 bits (évidemment).
La plage de droite représente le maximum de luminosité, elle est uniformément blanche, on lui attribuera la luminosité 255.
La plage de gauche est noire avec un peu de bruit (facile à vérifier dans Phsp avec un calque niveaux).
Je vous propose de trouver une méthode précise pour déterminer la luminosité moyenne de cette plage.
Puis d'en déduire la dynamique.
Et enfin le nombre de bits nécessaires pour traduire une telle dynamique sur un pixel.

Cordialement

[Franciscus Corvinus]

Ta plage de gauche est uniformément 0. Poste-la en PNG.

[Franciscus Corvinus]

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...

Je crois que l'astuce était simplement de rajouter du bruit correspondant a 1/2 LSB pour faire "ressortir" un petit peu les modulations qui étaient en dessous du seuil du LSB. C'est la meme méthode que de mettre du grain/bruit sur nos photos quand les ciels postérisent, pour faire disparaitre les transitions trop nettes.

[P!erre]

Bonsoir

Je suis intéressé par cette discussion.
Il me semble qu'il y a un aspect qui n'a pas été abordé c'est qu'il est difficile de définir le bruit en un seul pixel d'une photo donnée.
Je propose ci-dessous une "photo", ici construite pour la discussion.
Elle est en 8 bits (évidemment).
La plage de droite représente le maximum de luminosité, elle est uniformément blanche, on lui attribuera la luminosité 255.
La plage de gauche est noire avec un peu de bruit (facile à vérifier dans Phsp avec un calque niveaux).
Je vous propose de trouver une méthode précise pour déterminer la luminosité moyenne de cette plage.
Puis d'en déduire la dynamique.
Et enfin le nombre de bits nécessaires pour traduire une telle dynamique sur un pixel.

Cordialement

Mais en pratique, ta plage noire (ton "pixel" avec 256 niveaux de gris) n'a qu'une seule luminosité, elle est par exemple à 4 ou a 6.

Il n'y a pas une luminosité photonique et une luminosité du bruit. ... 

Ton carré à gauche contient 3 niveaux de gris.

[P!erre]

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).

Eh bien, pour commencer, trouves-nous un CAN 16 bits dont le fabricant confirme la linéarité !

Le défaut de linéarité se caractérise par Δu smax écart maximum entre les courbes théorie et pratique.

Un CNA est jugé "correct" si Δu smax < q/2.

[OuiOuiPhoto]

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

Moi il me semble que ca ne l'est pas. En tout cas pas parfaitement. Tu passes par de la conversion de charge en voltage puis ensuite par de l'Amplification avant de passer par le convertisseur. C'est ce qui me fait douter. Ensuite que dans le RAW ca le soit c'est juste un artifice.  La non linéarité analogique peut être corrigée après la conversion avant d'être envoyé dans le RAW. le RAW n'est qu'un fichier écrit pas un processeur après analyse de données. Le capteur n'écrit pas tout seul son RAW.  

[Verso92]

Eh bien, pour commencer, trouves-nous un CAN 16 bits dont le fabricant confirme la linéarité !

Le défaut de linéarité se caractérise par Δu smax écart maximum entre les courbes théorie et pratique.

Un CNA est jugé "correct" si Δu smax < q/2.

La question n'est pas là. Un peu comme si on comparait des fish-eyes et des (U)GA orthoscopiques et que tu objectais que même les (U)GA orthoscopiques ont eux aussi une distorsion résiduelle...

[Verso92]

Moi il me semble que ca ne l'est pas. En tout cas pas parfaitement.

On considérera que ça l'est, si tu le veux bien (cf mon allusion au-dessus sur les GA orthoscopiques qui ont eux aussi de la distorsion...).


De la même façon qu'on discute sur les convertisseurs 14, 16 bits... alors qu'on sait très bien que, dans la plupart des cas, il n'y a certainement que du bruit aux plus faibles niveaux, plus de l'info utile.

La non linéarité analogique peut être corrigée après la conversion avant d'être envoyé dans le RAW. le RAW n'est qu'un fichier écrit pas un processeur après analyse de données. Le capteur n'écrit pas tout seul son RAW. 

Je ne pense pas qu'il y ait de puissance de calcul disponible entre le photosite et le convertisseur A/N, surtout dans les Exmor. Et si, quand bien même il y aurait une légère correction analogique embarquée, on peut considérer l'ensemble capteur + convertisseur comme étant un ensemble linéaire...

[P!erre]

La question n'est pas là. Un peu comme si on comparait des fish-eyes et des (U)GA orthoscopiques et que tu objectais que même les (U)GA orthoscopiques ont eux aussi une distorsion résiduelle...

Ça n'a rien à voir...

[P!erre]

De la même façon qu'on discute sur les convertisseurs 14, 16 bits... alors qu'on sait très bien que, dans la plupart des cas, il n'y a certainement que du bruit aux plus faibles niveaux, plus de l'info utile.

Sauf que réduire le bruit est plus facile s'il reste tel quel. Plus un élément parasite est altéré, plus il risque d'être confondu avec le signal utile.

[Verso92]

Ça n'a rien à voir...

C'est rigoureusement la même chose : la non-linéarité des convertisseurs est un défaut. Aucun dispositif n'est parfait, tout comme un objectif ou un ampli présente de la distorsion...


Ici, on s'intéresse au principe...

[P!erre]

Le principal étant que tu consens enfin à la non linéarité des CAN 

[Verso92]

Le principal étant que tu consens enfin à la non linéarité des CAN  

J'avoue ne pas bien comprendre où tu veux en venir... les CAN sont linéaires, aux défauts de linéarité près.


(ou alors, aucun objectif n'est orthoscopique, puisqu'il y a toujours de la distorsion qui traine... etc)

[spinup]

Bonsoir

Je suis intéressé par cette discussion.
Il me semble qu'il y a un aspect qui n'a pas été abordé c'est qu'il est difficile de définir le bruit en un seul pixel d'une photo donnée.
Je propose ci-dessous une "photo", ici construite pour la discussion.
Elle est en 8 bits (évidemment).
La plage de droite représente le maximum de luminosité, elle est uniformément blanche, on lui attribuera la luminosité 255.
La plage de gauche est noire avec un peu de bruit (facile à vérifier dans Phsp avec un calque niveaux).
Je vous propose de trouver une méthode précise pour déterminer la luminosité moyenne de cette plage.
Puis d'en déduire la dynamique.
Et enfin le nombre de bits nécessaires pour traduire une telle dynamique sur un pixel.

Cordialement

La zone noire a 10000 pixels, aux valeurs comprises entre 0 et 3, valeur moyenne de 0.264, ecart type de 0.467, le bruit suit vaguement une loi de poisson de lambda proche de 0.3 (estimation).
Si on convertit  le fichier en 32 bits, on peut constater qu'en ajoutant juste 0.5, il y a une augmentation visible de la luminosite. Si on n'ajoute que 0.25, on ne distingue rien. Donc la dynamique est superieure ou egale a 9IL (256/0.5) mais moins de 10IL (256/0,25). Ce qui etait previsible avec un ecart type du bruit proche de 0.5.

Pour l'exploiter entièrement il faudrait au moins 9 bits, disons 10.

[fred134]

Je n'ai pas forcément tout lu, mais voici mes deux centimes...

une question me turlupine depuis quelques temps : comment peut-on obtenir une dynamique supérieure à 14 IL avec un capteur/électronique quantifiant les données sur 14 bits ?

Comme dit par Spinup, le mode print de DXO fait intervenir plusieurs pixels par "unité de bruit" (même si c'est juste une extrapolation), donc l'échantillonnage se fait sur plus de 14 bits.

Mébon, ça ne change pas fondamentalement ma question : cette "mesure" me semble quand même exagérément optimiste, imaginant le peu d'infos utiles présentes dans les bits de poids faibles...

Il faut se rappeler que la dynamique "ingénieur" utilisée par DXO considère comme limite basse un signal tel que Signal = Bruit. Ce qui me parait très optimiste par rapport à une utilisation photo.

Il y a eu un certain nombre de définitions de dynamique "photo", avec une limite basse tournant plutôt autour de S/B=20 dB. (Y compris dans une interview de Guichard, je crois bien, mais de mémoire donc sous réserve :-)

[OuiOuiPhoto]

On considérera que ça l'est, si tu le veux bien

Ben non. Tu t'étonne au début que l'on puisse exprimer une dynamique légèrement supérieure à 14 IL avec un convertisseur 14 Bits. Si tu reste dans ton monde merveilleux ou tout est parfait  tu n'arrive pas a l'expliquer. Il faut donc peut être sortir de la perfection et expliquer cela par des dérives, inperfections, courbes pas tout a fait linéaires, etc... Ou alors il faut affirmer que les courbes de DXO c'est du pipeau

[Verso92]

Ben non. Tu t'étonne au début que l'on puisse exprimer une dynamique légèrement supérieure à 14 IL avec un convertisseur 14 Bits. Si tu reste dans ton monde merveilleux ou tout est parfait  tu n'arrive pas a l'expliquer. Il faut donc peut être sortir de la perfection et expliquer cela par des dérives. Ou alors il faut affirmer que les courbes de DXO c'est du pipeau

Ce que je veux juste dire, c'est que l'important (du moins dans cette discussion) c'est de définir les principes de fonctionnement, les concepts mis en jeu (les grandes lignes, quoi...).


Bien sûr qu'on ne vit pas dans un monde parfait. Mais dans ce cas, on pourrait aussi évoquer qu'il n'y a pas 14 bits utiles dans un convertisseur A/N 14 bits (chercher "ENOB" dans les datasheets des fabricants), etc... mais quel intérêt dans cette discussion ?

[jmk]

Vous savez que sur un papier positif direct on a 4IL de dynamique et en plus on arrive a faire de la photo avec !   

[spinup]

Ben non. Tu t'étonne au début que l'on puisse exprimer une dynamique légèrement supérieure à 14 IL avec un convertisseur 14 Bits. Si tu reste dans ton monde merveilleux ou tout est parfait  tu n'arrive pas a l'expliquer. Il faut donc peut être sortir de la perfection et expliquer cela par des dérives, inperfections, courbes pas tout a fait linéaires, etc... Ou alors il faut affirmer que les courbes de DXO c'est du pipeau

Tu passes a coté de deux ou trois trucs.
Deja DxO ne montre aucune dynamique superieure a 14bits a l'echelle du pixel. En mode print, si tu prends 24Mpix, reduit a 8, ca veut dire qu'il ya 4 pixels originaux pour faire 1 pixel, donc 16 bits en tout.
De plus, un RAW 14bits RGB n'a pas 14 bits de luminance, mais 15.6 (49152 valeurs).

Pour resumer:
On est d'accord qu'avec une CAN lineaire la dynamique ne depasse pas le nombre de bits du RAW (x3 pour la luminance en RGB).
On est d'accord que les CAN sont lineaires aux defauts pres (et pas intentionnellement non-lineaires pour optimiser la dynamique).
Actuellement aucun capteur n'a montré une dynamique de plus de 14bits a l'echelle du pixel.

Ca serait tiré par les cheveux de conclure que la dynamique n'est pas limitée par le codage du RAW (les defauts de linearité des CAN nuisent plutot a la dynamique). Jusqu'a preuve du contraire, il semble plutot que si.

[P!erre]

Actuellement aucun capteur n'a montré une dynamique de plus de 14bits a l'echelle du pixel.

Avec un capteur Sony de 32.9 x 43.8 de 50 Mpix (pour le CFV-50c-503CW), Hasselblad annonce une profondeur d'analyse de 16 bits.