ISO-invariance en action

[Brat Pix]

Suite au débat qui a suivi la présentation de mon topo sur le Triangle d'exposition dan sle même forum, je vous propose une suite de trois photos réalisées hier au salon de la photo à f/16 et 1/1600 s. La première est à 12 800 ISO

[Brat Pix]

La seconde est à 400 ISO.

[Brat Pix]

La troisème est à 64 ISO.

[Brat Pix]

Sur cette copie d'écran on voit l'état de la photo à 64 ISO avant et après post traitement.

Précisons s'il était besoin que toutes les photos ont été réalisées en RAW. La correction effectuée sur l'exposition correspond à huit stops, soit un gain de 2 puissance 8 = 256.

[Verso92]

On a beau le savoir, c'est toujours surprenant...

[restoc]

C'est bien d'illustrer pour faire comprendre la techno actuelle mais dans la vraie vie même si le capteur est dit "invariant" entre deux plages d'isos mais il faut préciser de suite çà ne veut pas dire que qu'on pourrait se passer de bien exposer dans 99% des cas. Les images ci dessus etant globalement contenue dans des valeurs moyennes çà marche. Mais si on a une image qu'on veut par destination être riche et propre dans les tons sombres il vaudra mieux exposer correctement puisque numériquement on a moins de nuances en BL qu'en HL aprés la conversion ADC: on crée en sous exposant puis remontant des pnénomènes de compression tonales irreversibles ( pertes de nuances) là où numériquement on a déjà au départ moins de valeurs entre Noir max et un Gris valeur 500/16384 en raw par ex  par ex : si on sous expose de deux fois on n'a déjà plus que 64 valeurs puis  32 etc... Cà peut ne pas faire du tout ce qu'on recherche en qualité visuelle à la sortie si on veut de belles plages de valeurs sombres.

[Brat Pix]

Si on a une image qu'on veut par destination être riche et propre dans les tons sombres il vaudra mieux exposer correctement puisque numériquement on a moins de nuances en BL qu'en HL après la conversion ADC: on crée en sous exposant puis remontant des phénomènes de compression tonales irréversibles ( pertes de nuances) là où numériquement on a déjà au départ moins de valeurs entre Noir max et un Gris valeur 500/16384 en raw par ex  par ex : si on sous expose de deux fois on n'a déjà plus que 64 valeurs puis  32 etc... Cà peut ne pas faire du tout ce qu'on recherche en qualité visuelle à la sortie si on veut de belles plages de valeurs sombres.

Pour une image avec le plus de détail possible dans les tons sombres, mieux vaut travailler en RAW et surexposer (en agissant sur l'ouverture et/ou le temps de pose) en restant à la valeur ISO de base (64 ISO pour un Z7 II) tout en prenant garde de ne pas brûler les zones claires. On compensera ensuite cette surexposition en post production. C'est le principe de l'exposition à droite.

[egtegt²]

C'est bien d'illustrer pour faire comprendre la techno actuelle mais dans la vraie vie même si le capteur est dit "invariant" entre deux plages d'isos mais il faut préciser de suite çà ne veut pas dire que qu'on pourrait se passer de bien exposer dans 99% des cas. Les images ci dessus etant globalement contenue dans des valeurs moyennes çà marche. Mais si on a une image qu'on veut par destination être riche et propre dans les tons sombres il vaudra mieux exposer correctement puisque numériquement on a moins de nuances en BL qu'en HL aprés la conversion ADC: on crée en sous exposant puis remontant des pnénomènes de compression tonales irreversibles ( pertes de nuances) là où numériquement on a déjà au départ moins de valeurs entre Noir max et un Gris valeur 500/16384 en raw par ex  par ex : si on sous expose de deux fois on n'a déjà plus que 64 valeurs puis  32 etc... Cà peut ne pas faire du tout ce qu'on recherche en qualité visuelle à la sortie si on veut de belles plages de valeurs sombres.

Je pense que tu te trompes, si ton capteur est iso invariant, en fait la seule différence c'est que l'amplification se fait sur l'appareil après la prise de vue au lieu de se faire sur ton PC, mais dans les deux cas c'est une simple amplification numérique. Qu'elle soit faite sur l'appareil ou sur le PC n'y change rien.
L'avantage (non négligeable) d'exposer avec la bonne sensibilité c'est que tu peux voir le résultat sur ton appareil photo, dans l'exemple extrême de la photo à 64 ISO ci-dessus, tu as une image noire et tu dois attendre d'être rentré chez toi pour savoir si tu t'es planté ou pas.

Cela dit, peu d'appareils sont parfaitement iso-invariants sur toute la gamme de sensibilités et donc la plupart du temps exposer au moins à peu près correctement est préférable.

[Brat Pix]

Je pense que tu te trompes, si ton capteur est iso invariant, en fait la seule différence c'est que l'amplification se fait sur l'appareil après la prise de vue au lieu de se faire sur ton PC, mais dans les deux cas c'est une simple amplification numérique. Qu'elle soit faite sur l'appareil ou sur le PC n'y change rien.
L'avantage (non négligeable) d'exposer avec la bonne sensibilité c'est que tu peux voir le résultat sur ton appareil photo, dans l'exemple extrême de la photo à 64 ISO ci-dessus, tu as une image noire et tu dois attendre d'être rentré chez toi pour savoir si tu t'es planté ou pas.
Cela dit, peu d'appareils sont parfaitement iso-invariants sur toute la gamme de sensibilités et donc la plupart du temps exposer au moins à peu près correctement est préférable.

Je maintiens ce que je dis. Il faut gaver le capteur de photons, ce qui suppose idéalement de laisser la sensibilité à sa valeur de base puis de choisir l'ouverture et le temps de pose de façon avoir une image non traitée aussi lumineuse que possible (sans rien de brûlé et en travaillant en RAW, bien sûr).

[rsp]

Je pense que tu te trompes, si ton capteur est iso invariant, en fait la seule différence c'est que l'amplification se fait sur l'appareil après la prise de vue au lieu de se faire sur ton PC, mais dans les deux cas c'est une simple amplification numérique.

Pas exactement. Le pseudo réglage de sensibilité d'un iso invariant consiste à décaler la référence du convertisseur A/N vers le bas, d'où la perte d'un IL de dynamique chaque fois qu'on double les ISO. C'est pour ça qu'il est recommandé de garder un iso plus faible (400 à 800 selon les capteurs) en sous exposant dans certains cas où on photographie des sujets où coexistent des zones d'ombre qu'on voudra remonter avec des zones éclairées qu'on ne veut pas cramer ce qui demande de la dynamique)

[egtegt²]

Je maintiens ce que je dis. Il faut gaver le capteur de photons, ce qui suppose idéalement de laisser la sensibilité à sa valeur de base puis de choisir l'ouverture et le temps de pose de façon avoir une image non traitée aussi lumineuse que possible (sans rien de brûlé et en travaillant en RAW, bien sûr).

Quel que soit ton choix de sensibilité, la quantité de photons ne dépend que du couple Ouverture/Temps de pose. Dans ton exemple F/16 et 1/1600s, les trois photos ont reçu exactement la même quantité de photons.
Si ton appareil est parfaitement iso-invariant, la sensibilité ne servira qu'à ajuster l'aspect de la photo si tu la visualises sur l'appareil, les trois images corrigées seront identiques.

Sinon selon les appareils l'image haute sensibilité pourra être un peu meilleure. En tout état de cause régler la sensibilité à la bonne valeur donnera au pire des résultats identiques, sinon ça sera meilleur, donc il n'y a aucun intérêt à baisser la sensibilité et sous-exposer en comptant remonter en post-traitement.

Pas exactement. Le pseudo réglage de sensibilité d'un iso invariant consiste à décaler la référence du convertisseur A/N vers le bas, d'où la perte d'un IL de dynamique chaque fois qu'on double les ISO. C'est pour ça qu'il est recommandé de garder un iso plus faible (400 à 800 selon les capteurs) en sous exposant dans certains cas où on photographie des sujets où coexistent des zones d'ombre qu'on voudra remonter avec des zones éclairées qu'on ne veut pas cramer ce qui demande de la dynamique)

Il n'y a aucune différence d'exposition entre par exemple une photo prise à 1600 ISO - f4-1/125 et la même photo prise à 400 ISO - f4 - 1/125. Les deux reçoivent la même quantité de lumière, La seconde sera évidemment sous-exposée de 2 IL mais à 400 ISO tu auras une dynamique plus importante de 2 IL qu'à 1600 ISO, donc en remontant de 2 IL tu obtiendras exactement la même photo, toujours en supposant que ton appareil est iso-invariant.

[Brat Pix]

Quel que soit ton choix de sensibilité, la quantité de photons ne dépend que du couple Ouverture/Temps de pose. Dans ton exemple F/16 et 1/1600s, les trois photos ont reçu exactement la même quantité de photons.
Si ton appareil est parfaitement iso-invariant, la sensibilité ne servira qu'à ajuster l'aspect de la photo si tu la visualises sur l'appareil, les trois images corrigées seront identiques.

Sinon selon les appareils l'image haute sensibilité pourra être un peu meilleure. En tout état de cause régler la sensibilité à la bonne valeur donnera au pire des résultats identiques, sinon ça sera meilleur, donc il n'y a aucun intérêt à baisser la sensibilité et sous-exposer en comptant remonter en post-traitement.

Il n'y a aucune différence d'exposition entre par exemple une photo prise à 1600 ISO - f4-1/125 et la même photo prise à 400 ISO - f4 - 1/125. Les deux reçoivent la même quantité de lumière, La seconde sera évidemment sous-exposée de 2 IL mais à 400 ISO tu auras une dynamique plus importante de 2 IL qu'à 1600 ISO, donc en remontant de 2 IL tu obtiendras exactement la même photo, toujours en supposant que ton appareil est iso-invariant.

Nous parlons de deux contextes différents. Les images que j'ai proposées illustrent le fait que la sensibilité ISO ne change rien au résultat final. Il se trouve que les réglages de l'ouverture et de la vitesse sont tels que le capteur est au bord de la famine (la qualité des résultats est d'ailleurs identiquement médiocre). Si on veut une image de la meilleure qualité possible, il faut au contraire gaver le capteur de photons ce qui pourra conduire à une photo beaucoup trop claire mais facilement corrigeable en PP.

[egtegt²]

Nous parlons de deux contextes différents. Les images que j'ai proposées illustrent le fait que la sensibilité ISO ne change rien au résultat final. Il se trouve que les réglages de l'ouverture et de la vitesse sont tels que le capteur est au bord de la famine (la qualité des résultats est d'ailleurs identiquement médiocre). Si on veut une image de la meilleure qualité possible, il faut au contraire gaver le capteur de photons ce qui pourra conduire à une photo beaucoup trop claire mais facilement corrigeable en PP.

Evidemment ! Mais quand on a assez de lumière pour "gaver" le capteur, il n'y a pas vraiment de mauvais réglage, c'est quand on est obligé de tirer sur les ISOS que ça devient important.
Dans ton exemple tu as évidemment choisi un cas extrême : pas trop de lumière, un temps de pose très faible pour figer l'eau et un diaphragme fermé pour une PDC maximum.
Si tu devais faire cette photo "pour de vrai" et pas pour la démonstration, je parie que tu fermerais un petit peu moins, que tu mettrais un temps de pose un petit peu plus long et tu aurais une photo tout à fait correcte.
Mais à supposer que tu fasses exactement cette photo, il est préférable de garder les ISOS assez haut avec la plupart des appareils, et au final il n'y a aucun avantage à rester à 64 ISO pour avoir une photo noire, en dehors du côté amusant de partir d'une photo noire et d'obtenir une photo finalement correcte juste en remontant l'expo.

[rsp]

Il n'y a aucune différence d'exposition entre par exemple une photo prise à 1600 ISO - f4-1/125 et la même photo prise à 400 ISO - f4 - 1/125. Les deux reçoivent la même quantité de lumière, La seconde sera évidemment sous-exposée de 2 IL mais à 400 ISO tu auras une dynamique plus importante de 2 IL qu'à 1600 ISO, donc en remontant de 2 IL tu obtiendras exactement la même photo, toujours en supposant que ton appareil est iso-invariant.

Je pense que tu te trompes. Le nombre de photons reçus sera exactement le même, bien entendu, ça ne dépend que du couple (A,T). Mais l'échantillonnage de la sortie des photosites sera différent, plus on monte en ISO et plus on perd dans le haut de la dynamique. Voir ici, l'image et la légende après le sous-titre "modern sensors are excellent" : https://www.dpreview.com/articles/iso-invar/

Donc s'il s'agit de tout remonter de n IL, c'est assez inutile, autant choisir directement d'avoir une image lisible et exploitable.
S'il s'agit de garder des détails dans les hautes lumières tout en remontant les ombres, c'est utile.

[Brat Pix]

Il n'y a aucun avantage à rester à 64 ISO pour avoir une photo noire, en dehors du côté amusant de partir d'une photo noire et d'obtenir une photo finalement correcte juste en remontant l'expo.

Le seul avantage c'est de montrer concrètement ce qu'est l'ISO invariance. Si je voulais photographier cette fontaine, je choisirais la plus grande ouverture compatible avec mes exigences éventuelles de profondeur de champ et le plus long temps de pose compatible avec mes exigences éventuelles d'arrêt de mouvement. Ce que l'ISO invariance me dit c'est que quand ceci sera fait, le choix de la sensibilité n'aura plus d'importance (à condition bien sûr de travailler en RAW et de veiller à ne pas saturer des zones de l'image).

Je ne vois pas ce qu'aurait d'amusant le fait de tenter de faire passer ce message, que beaucoup ignorent encore, de la façon la plus spectaculaire et la plus convaincante possible.

[Tonton-Bruno]

Ce que l'ISO invariance me dit c'est que quand ceci est fait, le choix de la sensibilité n'a plus d'importance (à condition de travailler en RAW et de veiller à ne pas saturer des zones de l'image).

Cette formulation est un peu excessive.
Avec les capteurs Dual-Gain, comme celui du Nikon Z8, une photo exposée et prise à la sensibilité de 800 ISO a moins de bruit et plus de dynamique que la même exposée et prise à la sensibilité de 640 ISO.
Même si on tient absolument à "exposer en ISO invariant", on aurait intérêt à le faire au moins à deux seuils de sensibilité: 64 ISO et 800 ISO.
Je crois avoir lu que sur certains Sony il y a même 2 cassures, et que cela donnerait par exemple 64, 800, et 6400 ISO.

Ma conclusion est que oui, on pourrait en théorie sous-exposer systématiquement à la prise de vue de 6 IL sans que ce soit dommageable pour beaucoup de clichés présentant une dynamique "normale", mais ce serait se compliquer la vie à le prise de vue et au développement, et prendre le risque d'avoir des problèmes pour la remontée des ombres en cas de scène à forte dynamique.

Il faut encore ajouter que cette caractéristique des capteurs invariants est très utilisée en vidéo, puisque c'est sur ce principe que s'appuient les enregistrements Log, qui sous-exposent à la prise de vue de 3 IL ou plus (3IL en RAw NLog, et de 3 à 7 IL en Log3G10 de RED selon la sensibilité affichée sur le Nikon ZR) puis remontent les ombres d'autant de IL, accroissant ainsi la dynamique dans les hautes lumières.
NB. C'est ce qu'on fait depuis toujours quand on cale l'expo à droite sur une scène à forte dynamique.

Sur le Z8, en photographie, l'ISO invariant est utilisé si on choisit d'enregistrer les photos en format JPG HLG qui est un mode HDR qui fait gagner 2 IL de dynamique dans les hautes lumières grâce à l'ISO Invariant. Les fichiers portent alors l'extension *.HIF)

[astrophoto]

Je ne sais pas avec quel appareil c'est pris mais le résultat n'est pas étonnant puisqu'il n'y a pas de très basses lumières dans cette scène.

Le bénéfice potentiel d'une montée en iso ne peut être que de diminuer le bruit de lecture (voir autre fil sur le même sujet). Sur le nombre de photons reçus (donc le nombre d'électrons stockés) ça ne change rien. Or, le bruit de lecture ne peut se voir que dans les noirs/ombres, dans les ML et HL le bruit photonique le rend négligeable (à moins qu'il soit très élevé, mais ce n'est plus le cas sur les appareils modernes) 

[Brat Pix]

Cette formulation est un peu excessive.
Avec les capteurs Dual-Gain, comme celui du Nikon Z8, une photo exposée et prise à la sensibilité de 800 ISO a moins de bruit et plus de dynamique que la même exposée et prise à la sensibilité de 640 ISO.
Même si on tient absolument à "exposer en ISO invariant", on aurait intérêt à le faire au moins à deux seuils de sensibilité: 64 ISO et 800 ISO.
Je crois avoir lu que sur certains Sony il y a même 2 cassures, et que cela donnerait par exemple 64, 800, et 6400 ISO.

Ma conclusion est que oui, on pourrait en théorie sous-exposer systématiquement à la prise de vue de 6 IL sans que ce soit dommageable pour beaucoup de clichés présentant une dynamique "normale", mais ce serait se compliquer la vie à le prise de vue et au développement, et prendre le risque d'avoir des problèmes pour la remontée des ombres en cas de scène à forte dynamique.

Il faut encore ajouter que cette caractéristique des capteurs invariants est très utilisée en vidéo, puisque c'est sur ce principe que s'appuient les enregistrements Log, qui sous-exposent à la prise de vue de 3 IL ou plus (3IL en RAw NLog, et de 3 à 7 IL en Log3G10 de RED selon la sensibilité affichée sur le Nikon ZR) puis remontent les ombres d'autant de IL, accroissant ainsi la dynamique dans les hautes lumières.
NB. C'est ce qu'on fait depuis toujours quand on cale l'expo à droite sur une scène à forte dynamique.

Sur le Z8, en photographie, l'ISO invariant est utilisé si on choisit d'enregistrer les photos en format JPG HLG qui est un mode HDR qui fait gagner 2 IL de dynamique dans les hautes lumières grâce à l'ISO Invariant. Les fichiers portent alors l'extension *.HIF)

Je suis d'accord que c'est un peu plus compliqué quand on a deux ou trois gains, mais là j'ai voulu donner le gros du message.

[Brat Pix]

Je suis d'accord que c'est un peu plus compliqué quand on a deux ou trois gains, mais là j'ai voulu donner le gros du message.

Au bout de ce lien on trouve la courbe Bruit de lecture en fonction de Sensibilité ISO pour le Z7 II. On voit bien le déclenchement du second gain à 400 ISO. Pour le Z8 le déclenchement est à une valeur de sensibilité un peu plus élevée mais bien en dessous de 800 ISO, cf. ce lien.

[Verso92]

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[astrophoto]

Au bout de ce lien on trouve la courbe Bruit de lecture en fonction de Sensibilité ISO pour le Z7 II. On voit bien le déclenchement du second gain à 400 ISO. Pour le Z8 le déclenchement est à une valeur de sensibilité un peu plus élevée mais bien en dessous de 800 ISO, cf. ce lien.

Je trouve qu'on voit mieux la stabilisation du bruit de lecture sur l'autre courbe :
https://www.photonstophotos.net/Charts/RN_e.htm#Nikon%20Z%207II_14,Nikon%20Z%208_14


Ce qui est intéressant c'est le bruit de lecture en absolu (électrons), pas en ADU (DN)