Bruit

[seba]

Un colle que j'ai trouvée (par le photographe David Pons).
A gauche un morceau de velours noir et à droite un corps noir (trou percé dans la paroi d'une boîte). Ce dernier est donc plus sombre que le velours noir.
En poussant à fond les manettes, il y a plus de bruit sur le velours noir.
La mise au point est décalée pour supprimer la texture du velours noir.
Pourquoi y a-t-il plus de bruit sur le velours que sur le corps noir ?

[Alain c]

La réponse est dans la question; la structure du velour moins "noir" que noir ... ?

[seba]

Non la mise au point est décalée pour flouter la structure du velours.

[egtegt²]

Vu qu'on ne connais l'uniformité d'aucun des deux, c'est difficile de te répondre. Ce qui est sûr c'est que s'il n'y a vraiment aucun photon qui touche le capteur, il n'y a aucun bruit (en dehors du bruit électronique du capteur lui-même), donc il faut un seuil mini de lumière pour créer du bruit.

[seba]

Oui c'est l'explication de David Pons.
Le velours est très sombre et il y a un bruit de photons.
Le corps noir est tout à fait noir et il n'y a que le bruit de lecture.

[jenga]

.

[Alain c]

Oui c'est l'explication de David Pons.
Le velours est très sombre et il y a un bruit de photons.
Le corps noir est tout à fait noir et il n'y a que le bruit de lecture.

C'est bien ce que j'ai voulu expliquer dans le post #1.

[seba]

C'est bien ce que j'ai voulu expliquer dans le post #1.

OK.

[jenga]

Problème intéressant.
J'ai essayé d'évaluer le rapport signal/bruit dans les deux photos présentées en bas de l'image d'ouverture du fil (en excluant bien sûr la zone de la flèche rouge).

Faute de profil dans l'image, j'ai supposé qu'elles sont codées dans un espace perceptuel, sRGB, Adobe RGB, etc., peu importe lequel pour la suite.
Pour évaluer des rapports signal/bruit, il faut recoder les images dans un espace linéaire (ça tombe bien, gimp fait ça systématiquement en interne afin d'assurer la correction photométrique des traitements)

Voici donc les histogrammes des valeurs de ces deux photos, en espace linéaire (cf. la sélection de l'icône de gauche du groupe de 4, en haut: une droite de pente 1, par opposition à la deuxième, qui symbolise l'espace perceptuel).

Les valeurs moyennes et d'écart type sont ainsi (dans une plage 0..1):
-image de gauche: m=0.019 et s=0.012
-image de droite: m=0.008 et s=0.005

L'image de gauche a une valeur moyenne plus élevée: le velours est moins noir et/ou il est un peu plus chaud que l'intérieur de la boite, et rayonne donc davantage.

Les rapports moyenne/écart type des deux images sont à peu près égaux, à 1,6 . Elles ont donc le même rapport signal/bruit. Le bruit se voit mieux dans celle de gauche parce que le niveau moyen est plus élevé, et c'est accentué par la visualisation des images en perceptuel, qui amplifie la plage des valeurs basses.
Mais du point de vue photométrique, c'est le même rapport S/B

[seba]

Mais du point de vue photométrique, c'est le même rapport S/B

Je ne comprends rien à ton exposé.
Ce n'est pas représentatif du bruit de photons et de bruit de lecture ?

[egtegt²]

Je ne comprends rien à ton exposé.
Ce n'est pas représentatif du bruit de photons et de bruit de lecture ?

Si j'ai bien suivi, ça signifie simplement que le bruit photonique est du même ordre de grandeur que le bruit de lecture, donc si tu n'as aucun photo, tu as le même rapport signal/bruit que si tu as un petit peu de photons. Mais comme dans le premier cas tu as moins de lumière, le bruit se voit moins.

[Tonton-Bruno]

Il manque la troisième photo: le tissu de velours placé dans la boîte en carton à 1 ou 2cm du trou.

Je ne crois pas que ce soit le tissu de velours qui génère du bruit. C'est juste qu'il n'est pas assez noir.

Solution, commander un bout de Borniol.

https://cineboutique.com/fr/Toiles-borniols-et-coton-a-gratter/1166-borniol-le-metre-en-largeur-25933.html

[seba]

Je ne crois pas que ce soit le tissu de velours qui génère du bruit. C'est juste qu'il n'est pas assez noir.

La démo vise à montrer que le presque noir génère un bruit de photons et le tout à fait noir non.

[egtegt²]

La démo vise à montrer que le presque noir génère un bruit de photons et le tout à fait noir non.

Il n'y a rien à démontrer, c'est assez évident

[Gérard B.]

Le bruit est le fruit de l'amplification de la lumière très faible. Si pas de lumière, pas de bruit.

[jesus]

Et les infrarouges ?
Avez-vous pensé aux infrarouges ?

Je suis à peu près certain que le velour noir doit être tout blanc en IR !
Et cela doit être suffisant pour ajouter un peu de bruit, les capteurs n'étant pas complétement étanches aux IR.

[jenga]

La démo vise à montrer que le presque noir génère un bruit de photons et le tout à fait noir non.

Tout dépend de ce qu'on appelle "tout à fait noir". Si c'est un hypothétique objet émettant 0 photon, oui, bien sûr. S'il n'y a pas de photons, leur nombre ne fluctue pas.

Si c'est juste un objet qui ne réfléchit pas la lumière, alors il émet des photons et donc du bruit photonique, tant que sa température est supérieure au 0 absolu.

Ces photons sont émis dans toute la plage de longueurs d'onde, avec un max à une fréquence dépendant de la température; comme souligné par jesus, le max d'émission aux températures usuelles se situe dans l'infrarouge, où l'efficacité quantique des capteurs est faible mais pas nulle.

[jenga]

Je ne comprends rien à ton exposé.
Ce n'est pas représentatif du bruit de photons et de bruit de lecture ?

ça me semble impossible à dire; sans connaitre le nombre de photons captés et compte tenu des incertitudes liées au traitement, on ne peut pas faire la part des choses entre les deux contributions.

Ce qu'on voit, ce sont des rapports signal/bruit (moyenne / écart type) globaux quasiment égaux dans les deux cas, à 1.6, une fois que les images ont été recodées en linéaire.

Ce recodage est nécessaire, car on ne peut pas se fier à la visualisation des images, en perceptuel, qui amplifie fortement les basses valeurs et donc augmente artificiellement l'écart entre celle de gauche et celle de droite, en moyenne et en bruit; se rappeler que 18% linéaire, photométrique, est amplifié à 50% en perceptuel, et le "gain" est encore plus élevé aux bas niveaux qui nous intéressent.

Pour savoir si on est en présence essentiellement de bruit photonique, on calcule le rapport valeur "moyenne /variance" : s'il est égal à 1, c'est du bruit photonique. S'il est inférieur à 1, il y a d'autres sources de bruit.
La variance est juste le carré de l'écart type, donc facile à calculer puisqu'on connait celui-ci... Sauf que tu dis avoir tiré sur les curseurs, ce qui introduit un facteur d'échelle inconnu sur les valeurs, donc sur la moyenne et sur l'écart type.

Dans les rapports "moyenne / écart type", ce facteur se compense au numérateur et au dénominateur.

Mais si on veut calculer "moyenne / variance", donc "moyenne / écart type au carré" il faut connaitre ce facteur puisqu'il ne se compense pas (puissance 1 en haut, puissance 2 en bas).

C'est une autre raison empêchant de conclure.

[seba]

Ce qu'on voit, ce sont des Sauf que tu dis avoir tiré sur les curseurs, ce qui introduit un facteur d'échelle inconnu sur les valeurs, donc sur la moyenne et sur l'écart type.

Je n'ai rien tiré du tout, c'est une image que j'ai chipée sur le net.