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Auteur Sujet: Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits  (Lu 22731 fois)

Verso92

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #225 le: septembre 26, 2019, 12:30:26 »
Une question, en quoi le fait de rendre ces 2 bits signifiants jouerait sur le bruit (photonique ou autre ) ?

Le fait d'avoir un convertisseur 16 bits (au lieu de 14 bits, par exemple) permettrait en théorie de diminuer le bruit de quantification lié à la conversion (rappel : la puissance du bruit de quantification est égale à q^2/12, q étant le pas de quantification).

Par contre, cela ne doit pas avoir d'influence sur le bruit de lecture, ni sur le bruit photonique, j'imagine...

Tonton-Bruno

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Re : Re : Re : Re : Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #226 le: septembre 26, 2019, 12:33:05 »
L'intérêt d'avoir des informations sur 16 bits serait, pour moi, la latitude que cela peut apporter au niveau des retouches. Tu trouves l'actuel codage sur 14 bits luxueux, pourtant, il est plus facile aujourd'hui de récupérer les HL et les BL que lorsqu'on tournait autour des 10-12 bits (me souvient plus exactement).
Pas vraiment.
Bernard2 l'a montré déjà plusieurs fois: on ne récupère quasiment rien de plus au post-traitement entre une image enregistrée en 12 ou en 14 bits, même pour les zones d'images sous-exposées de plus de 5 IL.

Je l'avais montré une première fois en janvier 2008 avec des photos de D3 sur ce forum et on en avait alors discuté avec Bernard Rome et Ghyslain Symard, qui depuis a intégré la rédaction de Chasseurs d'Images.

Bernard a posté depuis plusieurs fois des comparatifs.

De plus, au-dessus de 800 ISO, aucun capteur n'offre plus de 12 IL de dynamique, même en comptant le bruit.

Le passage à 16 bits ne ferait absolument rien gagner pour le traitement des zones sous-exposées à -6 IL ou à -9 IL et n'apporterait aucune nuance supplémentaire dans les ombres, qui rappelons-le, correspondent au bits de poids faible.

Pour que ces 16 bits soient utiles, il faudrait que le nouveau capteur 60 MP offre plus de dynamique, mais on sait déjà que ce n'est pas le cas puisqu'il s'agit du capteur Sony du A7 IV.

Stepbystep

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Re : Re : Re : Re : Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #227 le: septembre 26, 2019, 12:39:21 »
Tu trouves l'actuel codage sur 14 bits luxueux, pourtant, il est plus facile aujourd'hui de récupérer les HL et les BL que lorsqu'on tournait autour des 10-12 bits (me souvient plus exactement).

Après réflexion, je ne suis pas sûr que ça joue vraiment.  :-\

ergodea

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #228 le: septembre 26, 2019, 12:57:43 »
donc ces 16 bits ce serait du vent? du moins concernant le capteur sony 60mp actuel?

Christophe NOBER

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Re : Re : Re : Re : Re : Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #229 le: septembre 26, 2019, 13:06:11 »
Après réflexion, je ne suis pas sûr que ça joue vraiment.  :-\

Si , ça permet de sous exposer légèrement tout en gardant des valeurs de codage de qualité .

En sous exposant de 2 IL un RAW 14 bits , tu te retrouves grosso modo avec une qualité de codage des anciens RAW 12 bits .( ce qui n' est pas le but , c'est juste un raccourci ) .

Donc tu as des HL de qualité grâce à la marge d' exposition et un meilleur codage en bas pour utiliser toute la dynamique du capteur : c'est mieux partout .

Coder sur 16 bits n' apporterait que du confort ... inutile avec les capteurs actuels

Tonton-Bruno

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Re : Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #230 le: septembre 26, 2019, 13:09:22 »
donc ces 16 bits ce serait du vent? du moins concernant le capteur sony 60mp actuel?
C'est ce qu'a démontré Astrosurf il y a quelques années pour les dos Phase One.

Pour le futur boîtier de Nikon, on peut être sceptique et on verra bien à l'usage.

Dès aujourd'hui, dans 99,99% des cas, tu peux te contenter du RAW 12 bits compressé sans perte, tu ne perdras pas grand chose.

jenga

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #231 le: septembre 26, 2019, 13:31:57 »
(...)
Ton post aborde plusieurs aspects intéressants, qui méritent réponse; j'essaie de le faire ci-après.

Stepbystep

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Re : Re : Re : Re : Re : Re : Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #232 le: septembre 26, 2019, 13:32:48 »
Si , ça permet de sous exposer légèrement tout en gardant des valeurs de codage de qualité .

En sous exposant de 2 IL un RAW 14 bits , tu te retrouves grosso modo avec une qualité de codage des anciens RAW 12 bits .( ce qui n' est pas le but , c'est juste un raccourci ) .

Donc tu as des HL de qualité grâce à la marge d' exposition et un meilleur codage en bas pour utiliser toute la dynamique du capteur : c'est mieux partout .

Coder sur 16 bits n' apporterait que du confort ... inutile avec les capteurs actuels

Pas sûr, les "trous" sont tellement fins que ça ne devrait pas vraiment jouer.

jenga

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #233 le: septembre 26, 2019, 13:34:05 »
C'est l'erreur de Junga de commencer son raisonnement en comptant le nb de photons alors que la photo numérique ( donc la quantification ) ne commence qu'à partir du moment où les photons sont transformés en volts, pour faire simple.
je dirais plutôt que tout se joue en amont:

-en termes de filtrage des couleurs pour obtenir des photosites R, V, B bien caractérisés

-en termes d'efficacité quantique, c'est-à-dire du rapport entre le nombre de photons reçus et le nombre d'électrons collectés, qui donnera après lecture une tension proportionnelle à ce nombre d'électrons.
On cherche à avoir une efficacité élevée, et surtout constante en fonction du remplissage du photosite: la tendance naturelle serait que l'efficacité diminue au fur et à mesure que le site se remplit (à cause de l'élévation progressive de la barrière de potentiel).
Donc, ce n'est pas gagné d'avance d'avoir une sortie en volts (si tu veux raisonner sur cette étape de la chaîne), proportionnelle à la quantité de lumière.

-en termes de rapport signal/bruit (S/B)
Dans les applications autres qu'à très faible niveau de lumière, c'est le bruit photonique qui domine, et il est présent par définition dans le rayonnement lumineux reçu.
Le bruit photonique étant égal à la racine carrée du signal lumineux, on a S/B = signal/racine (signal) = racine(signal)

(pour les non matheux: pour signal= 100 on a bruit = racine(100) = 10, donc S/B=100/10 = 10 également)

Le rapport S/B photonique étant égal à racine(signal), il augmente quand le signal augmente. Il faut donc collecter autant de signal que possible pour améliorer S/B, d'où l'importance de la capacité des photosites.

C'est pourquoi je dirais que tout se joue au niveau de la collecte des électrons dans les photosites. Si le photosite ne peut capter que 40000 photons, le rapport S/B ne sera jamais meilleur que 200, même si le bruit de lecture est nul, même si on numérise sur 16 ou pourquoi pas 40 bits...


jenga

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #234 le: septembre 26, 2019, 13:35:06 »
D'ailleurs les mesureurs (!) DXO, Claff etc ne prennent en compte que le bruit d'instrumentation ( de l'appareil)  globalisé sous le nom de bruit de lecture.
Non, justement. Les mesures de rapport signal/bruit (SNR) de DXO, par exemple, concernent essentiellement le bruit photonique, parce qu'il est dominant dans les applications usuelles. Voici deux manières de le constater:

La définition
https://www.adimec.com/how-to-interpret-the-dynamic-range-and-signal-to-noise-ratio-snr-in-image-sensor-and-industrial-camera-specifications/

The SNR in a specification sheet is determined by taking the maximum signal (Full well) divided by the shot noise of the maximum signal, or SQRT(Full Well).
(le rapport S/B est déterminé en prenant la capacité du photosite divisée par le bruit photonique du signal maxi, soit la racine carrée de la capacité du photosite)

SNR – 20 LOG10(SQRT(Full Well))
En unités dB, le rapport S/B est égal à:  20 log décimal de la racine carrée de la capacité du photosite

Les valeurs mesurées
Prenons quelques mesures DXO et comparons les au rapport S/B photonique

D850: capacité du photosite 61000 électrons. Donc rapport S/B photonique= 20log10(racine(61000) = 47,8     Mesure DXO: 47,1
5DSR: capacité du photosite 34000 électrons. Donc rapport S/B photonique= 20log10(racine(34000) = 45,3     Mesure DXO: 44,7

Le SNR (de DXO ou autre) mesure essentiellement le bruit photonique, et non le bruit d'instrumentation.

jenga

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #235 le: septembre 26, 2019, 13:36:23 »
Le nb de photons est heureusement largement excédentaires dans la vie courante et pour la photo courante sinon quelle galère ce serait pour l'oeil et la photo n'existerait pas depuis Nicephore. Tant qu'on n'atteint pas des vitesses d'obturation proche de la vitesse de la lumière, le temps d'intégration de l'oeil ou de l'appareil fait que ( merci Poisson) on somme/moyenne  le maximum de signal et donc on ne perçoit pas de bruit.  L'approche photonique du bruit en photo ou vision courante a finalement peu d'impact.
L'oeil intègre et le cerveau lisse, donc nous ne percevons pas ou peu le bruit photonique. Pour un APN, c'est différent:
-chaque photosite reçoit en réalité une faible quantité de photons dans les conditions usuelles (typiquement quelques dizaines de milliers)
-donc avec un rapport signal/bruit modeste (typiquement 250 dans le meilleur des cas pour les 24x36 dont nous parlons)

-et l'APN mesure de façon très précise la quantité collectée par chaque photosite, avec très peu de lissage, ce qui rend le bruit de photons apparent et dominant dans la plupart des cas.

Pour un D850, par exemple, à sensibilité native:
-capacité photosite 61000
-conversion 14 bits, donc la pleine capacité 61000 correspond à valeur (sur 14 bits) 16383, ce qui fait un gain de 1/4 environ à sensibilité native (monter les isos revient à augmenter ce gain)

-bruit APN:
   1 électron à la lecture,
   1,5 unités (sur l'échelle 14 bits) pour les autres étages

A plein remplissage (61000 électrons):
-bruit photonique  246, soit (en tenant compte du gain 1/4): 61 unités (sur 14 bits)
-bruit lecture 1, soit (en tenant compte du gain 1/4): moins d'une unité
-autres bruits APN: 1,5 unité

Le bruit photonique est largement dominant à plein remplissage: 61 contre moins de 2

Au centième du plein remplissage (610):
-bruit photonique  24, soit (en tenant compte du gain 1/4): 6 unités (sur 14 bits)
-bruit lecture 1, soit (en tenant compte du gain 1/4): moins d'une unité
-autres bruits APN: 1,5 unité

Le bruit photonique reste  dominant pour un photosite rempli à 1/100: 6 contre moins de 2

A 0,0006 fois le plein remplissage (36):
-bruit photonique  6, soit (en tenant compte du gain 1/4): 1,5 unités (sur 14 bits)
-bruit lecture 1, soit (en tenant compte du gain 1/4): moins d'une unité
-autres bruits APN: 1,5 unité

Il faut descendre à 6 dix-millièmes du plein remplissage pour que le bruit photonique descende au niveau du bruit APN

jenga

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #236 le: septembre 26, 2019, 13:37:46 »
Une autre confusion qui a la vie dure et à tordre le cou : les bits de poids faible ( 13, 14 15, 16 etc) ne correspondent absolument pas aux basses lumières. Ils modulent tous les bits dans l'intervalle de dynamique !!!!
C'est vrai d'un point de vue codage, mais dans le cas des lumières hautes et moyennes ces bits sont noyés dans le bruit photonique.

Dans mon post précédent, j'ai montré que pour un D850:

-photosite complètement rempli: bruit photonique= 61 unités (sur 14 bits):  les 6 LSB sont dans le bruit photonique
-photosite rempli à 1%: bruit photonique= 6 unités (sur 14 bits):  les 3 LSB sont pratiquement dans le bruit photonique

C'est seulement à très bas niveau de lumière que les LSB ne sont plus dans le bruit photonique. Donc, il n'est pas faux, du point de vue physique, de dire qu'ils correspondent aux basses lumières.

jenga

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #237 le: septembre 26, 2019, 13:39:12 »
Si on veut donner du crédit au passage à 16 bits , il faut absolument d'autres conditions : que le bruit de lecture devienne trés faible ou que la dynamique de la photo devienne énorme. Il faudrait faire le calcul mais il faudrait passer à des dynamiques de 20 Il pour commencer à toucher le bénéfice du 16 bits et cei avec quelques  conditions péremptoires: travailler obligatoirement à l'iso natif,  avec un éclairement donnant cette dynamique et avec  une scène réfléchissant cette dynamique.

Passer de 14 à 16 bits, signifie une échelle de quantification 4 fois plus fine, ou 4 fois plus étendue, peu importe (on aligne la valeur max du convertisseur sur la tension du photosite complètement rempli, à gain ISO minimal; on peut qualifier cela comme on veut)

On a vu que le rapport S/B est limité par le bruit photonique dans les conditions usuelles de lumière, et par le bruit APN à faible lumière.
On constate également que les 14 bits actuels, sur des 24x36 plutôt haut de gamme, sont quand même un peu optimistes, il n'y a pas de situation où le dernier bit est significatif.

Il n'y a donc pas de marge à 14 bits, ce qui signifie que passer à 4 fois mieux nécessite(*) de :
-augmenter le rapport S/B photonique pour les conditions d'éclairage usuelles; pour cela, il n'y a pas d'autre solution qu'augmenter la capacité des photosites
-diminuer le bruit apporté par l'APN, pour les situations à basse lumière

Le saut technologique à franchir pour remplir ces deux conditions, me semble très important, surtout, considérant la première, avec des photosites de surface moindre.

(*) pour que les 16 bits soient autre chose qu'un argument commercial, dont il ne faut pas toutefois négliger l'importance. Si cet argument permet d'en vendre davantage et que les prix baissent, ou que par effet de gamme les modestes "14bits" voient leur prix baisser, ça me va très bien  ;)

Stepbystep

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Re : Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #238 le: septembre 26, 2019, 13:44:22 »
je dirais plutôt que tout se joue en amont:
-en termes d'efficacité quantique, c'est-à-dire du rapport entre le nombre de photons reçus et le nombre d'électrons collectés, qui donnera après lecture une tension proportionnelle à ce nombre d'électrons.
On cherche à avoir une efficacité élevée, et surtout constante en fonction du remplissage du photosite: la tendance naturelle serait que l'efficacité diminue au fur et à mesure que le site se remplit (à cause de l'élévation progressive de la barrière de potentiel).
Donc, ce n'est pas gagné d'avance d'avoir une sortie en volts (si tu veux raisonner sur cette étape de la chaîne), proportionnelle à la quantité de lumière.

 

1) On ne collecte pas d'électrons. Le photosite collecte des photons qui passant dans une photo-diode permettent de laisser passer un courant. Pour faire simple, on mesure une différence de tension entre deux instants t (puisque c'est un condensateur qui se décharge dans le temps) qui va déterminer la valeur analogique qui va être convertie en numérique.

T'es prolifique toi.  ;D

Christophe NOBER

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Pas sûr, les "trous" sont tellement fins que ça ne devrait pas vraiment jouer.

Tu parles de quels trous ?  :o

Il n' y a pas de trou , sous exposer correspond juste à décalage du codage , on déplace la dynamique de la scène dans la "zone de codage" .

Et c' est ce que l'on observe tous depuis les nouvelles générations Exmor chez Nikon , un DL assez protecteur qui sauvegarde les HL et malgré ça des valeurs de BL sans bruit .

Ce n' est pas comme tu as dit que les HL étaient plus récupérables , c' est que l' exposition est plus conservatrice , si tu travailles en jpeg tu peux avoir l'impression de rattrapage des HL , mais avec un profil linéaire , tu t' aperçois que la marge vis à vis des HL est confortable .

C' est encore plus vrai chez Fuji avec le Dng-DRP qui garde une marge raisonnable pour les HL compte tenu de la dynamique de la scène , c' est encore plus fin .

Il se peut même que dans certains cas , ça soit tellement protecteur que le bit de poids le plus fort soit quasiment vide , ce qui revient à travailler sur 13 bits

Stepbystep

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Tu parles de quels trous ?  :o

Entre les valeurs possibles d'un 14 bits calé à gauche sur 16 et un vrai 16 bits. En gros, sur un 14 bits calé sur 16, tu n'auras qu'une valeur sur 4 qui sera significative. Ce qui me fait penser que dans le cas des BL ou HL, ça ne joue pas vraiment.

Exemple, tu auras :

1010101010101000 => 43688
1010101010101100 => 43692
1010101010110000 => 43696

etc...

Christophe NOBER

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Entre les valeurs possibles d'un 14 bits calé à gauche sur 16 et un vrai 16 bits. En gros, sur un 14 bits calé sur 16, tu n'auras qu'une valeur sur 4 qui sera significative. Ce qui me fait penser que dans le cas des BL ou HL, ça ne joue pas vraiment.

Exemple, tu auras :

1010101010101000 => 43688
1010101010101100 => 43692
1010101010110000 => 43696

etc...

On est bien d' accord , le codage joue peu , mais permet d' exposer différemment , ça là la grande différence

Stepbystep

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On est bien d' accord , le codage joue peu , mais permet d' exposer différemment , ça là la grande différence

C'est théorique, mais je ne suis pas sûr que la différence soit visible par rapport aux pratiques actuelles, à cause de la taille des trous.


Christophe NOBER

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C'est théorique, mais je ne suis pas sûr que la différence soit visible par rapport aux pratiques actuelles, à cause de la taille des trous.

 ;D


jenga

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Re : Re : Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #245 le: septembre 26, 2019, 23:22:28 »
1) On ne collecte pas d'électrons. Le photosite collecte des photons

Ben voyons.
Pourquoi la capacité des photosites est-elle exprimée en nombre d'électrons, alors?

Collecter: Recueillir, rassembler toute sorte d'éléments concrets ou abstraits en vue d'une action précise

Les photons ne se collectent pas, on ne sait pas les stocker.
Lorsque les photons arrivent dans la zone photosensible, une partie interagit avec la matière et produit finalement des électrons, qui sont collectés dans le photosite.

Stepbystep

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Re : Re : Re : Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #246 le: septembre 26, 2019, 23:23:27 »
Ben voyons.
Pourquoi la capacité des photosites est-elle exprimée en nombre d'électrons, alors?

Collecter: Recueillir, rassembler toute sorte d'éléments concrets ou abstraits en vue d'une action précise

Les photons ne se collectent pas, on ne sait pas les stocker.
Lorsque les photons arrivent dans la zone photosensible, une partie interagit avec la matière et produit finalement des électrons, qui sont collectés dans le photosite.

Heu...

Non !

jenga

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #247 le: septembre 26, 2019, 23:26:54 »
Pour faire simple, on mesure une différence de tension entre deux instants t (puisque c'est un condensateur qui se décharge dans le temps) qui va déterminer la valeur analogique qui va être convertie en numérique.

:o :o :o

Les électrons collectés dans le photosite polarisent la grille d'un transistor CMOS (capteurs CMOS).
Ils la polarisent parce qu'ils portent des charges électriques négatives.
Les photons ne portent pas de charge électrique et ne pourraient rien polariser du tout.

Cette grille est isolée, c'est la caractéristique principale de la techno CMOS. Le photosite ne se décharge pas tant qu'il n'est pas remis à zéro après la lecture.

La polarisation de la grille par les électrons produit, en sortie du transistor CMOS, une tension proportionnelle au nombre d'électrons collectés, donc proportionelle au nombre de photons incidents.

Il n'y a pas de décharge de condensateur, ni de mesure de différence de tension entre deux instants. La tension est mesurée une seule fois, au moment de la lecture, après l'exposition.

Bernard2

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Re : Re : Re : Re : Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #248 le: septembre 26, 2019, 23:59:36 »
Heu...

Non !
Si. En pénétrant dans le photosite les photons "arrachent" des electrons aux atomes de silicium en leur communiquant leur énergie c'est pour cela qu'on les appelle photoelectrons. C'est eux qui vont constituer la charge (en créant des paires electron e- et trou) qui sera stockée dans le puits

Stepbystep

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Re : Rumeur de Nikon Z 61 Mpixels / 16 bits
« Réponse #249 le: septembre 27, 2019, 00:19:27 »
Ce que je sais du fonctionnement d'un photosite sur un capteur CMOS :

Un photosite est une photodiode. Sous l'action d'un flux lumineux suffisant, le silicium va libérer des électrons et générer un courant.

Une photodiode se comporte grosso modo (je laisse les puristes discuter des différences) comme un condensateur. On va donc au départ charger la photodiode avec une tension de référence qu'on va mesurer.

Sous l'action des photons, la photodiode va se décharger. A la fin du temps d'exposition, on mesure la tension aux bornes de la photodiode et c'est la différence avec la tension de départ qui va constituer la tension qui va être convertie en numérique.