Apports et inconvénient de méga pixels

[dioptre]

de bonnes corrections de flou on sait faire
http://www.reindeergraphics.com/index.html
http://www.reindeergraphics.com/forensics.html
ils obtiennent ce genre de rendu :

[Nikojorj]

Un cas un peu plus concret pour nous autres :
http://pichotjm.free.fr/Photos/Traitement/Deconv/Deconv.php
http://pichotjm.free.fr/Photos/Traitement/Deconv/Deconv2.php
Déjà pas mal, mais y'a pas de miracles non plus.

La principale difficulté de la déconvolution, c'est de connaitre la fonction d'étalement du point, et autant c'est une donnée bien connue dans le cas de la diffraction, et efficacement approximable pour pas mal d'autres défauts optiques, autant pour le bougé, à moins d'avoir des capteurs dans l'appareil (ce qui est une voie sans doute prometteuse) on en est réduit à des suppositions au marc de café.

[remico]

Il y a un tableau sur luminous landscape qui indique la résolution maximum théorique suivant l'ouverture et la longueur d'onde le tout calculé pour différentes tailles de capteur.



L'article complet http://www.luminous-landscape.com/tutorials/resolution.shtml

A f8 on atteint dans les rouges 5Mpix pour le 4/3, 8Mipx pour l'apsc, 19Mpix pour les 24x36
A f11 on atteint dans les rouges 3Mpix pour le 4/3, 4Mipx pour l'apsc, 10Mpix pour les 24x36

[hendrix]

 Je vais encore me répéter.

la diffraction c'est ce qu'il se passe en gros entre le monde réel et la pupille de votre objectif...et c'est bien une valeur angulaire qu'il faut utiliser ( car une valeur en mètre pour la résolution axiale varie en fonction de la distance en photo ce qui est pénible)

Ensuite le rapport F/D vous indique la taille de la tâche d'airy sur le capteur...et donc la taille du pixel doit être parfaitement choisi suivant les applications en photo...

Ne confondait pas l'échantillonnage correct de la tâche d'airy en fonction du rapport F/D et la résolution optique limité uniquement par la diffraction ( et donc le diamètre de la pupille)!!!

Thomas

[Nikojorj]

Ne confondez pas l'échantillonnage correct de la tâche d'airy en fonction du rapport F/D et la résolution optique limité uniquement par la diffraction ( et donc le diamètre de la pupille)!!!

Je ne peux qu'abonder : une tache d'airy ne diminue guère que l'acutance, mais pas vraiment la résolution, tant qu'elle ne s'étale pas sur pas mal de pixels (4 ou 5 au moins, et ça ne va pas vite).
http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,179302.msg3766456.html#msg3766456 pour les détails techniques.

[fred134]

Bonsoir.
D'abord, le canard (canardphot) demande à ceux qui ont lu ses élucubrations de lui pardonner, car il s'est effectivement bien emmêlé les palmes 
Alors, tentons de reprendre pour vérifier si, cette fois-ci, nous pouvons trouver un terrain d'accord sur des bases théoriques simples et saines ; ce qui est nécessaire si l'on veut que nos fils soient enrichissants pour nous-tous, dans une ambiance sympa 
1 - Soit un objectif capable de résoudre R(obj) lignes/mm (cy/mm).
2 - Pour tirer tout le potentiel de cet objectif, il faut que le système de lecture (capteur) ait une résolution R(cap) en lignes/mm au moins égale au double (≥) de R(obj). Cela en vertu du principe d'échantillonnage de Shannon/Nyquist.
3 - Le paramètre basique du capteur est la taille de ses photosites : p (micron) et sa résolution est R(cap) = 500/p. Le tout étant une vision sans doute simplifiée des choses, et en ignorant l'éventuel filtre passe-bas... mais voila une base de travail reconnue, n'est-ce pas vrai ?
4 - On en tire la règle suivante : pour que le capteur exploite au mieux le potentiel de l'objectif R(obj), il faut que ses photosites aient une taille (en micron) inférieure ou égale à 500/2R(obj) = 250/R(obj). 250 et pas 500 because Shannon-Nyquist. Ouf 
5 - Cas d'école : un 24x36, objectif donnant R(obj)=100 cy/mm exploitables : p ≤ 250/100 = 2,5 micron. En gros, cela voudrait dire que, sur un capteur 24x36, la course aux MPix va continuer jusqu'à une taille de pixels de l'ordre de 2 à 2,5 micron, donc... 60 à 80 MPix. Allez, 100 MPix et on n'en parle plus 
Merci pour ceux qui auront le courage de lire jusqu'au bout et, s'ils pensent que j'ai encore une fois "tout faux", de m'apporter les éléments plus "corrects" qu'ils maîtrisent.

Heu, je tombe sur ce post un peu ancien mais je crois que personne n'a rectifié, alors je me permets de le faire à tout hasard...

1- "Capable de résoudre" n'a pas de limite binaire : le contraste d'un objectif baisse continument quand la fréquence du signal augmente. On lit souvent des limites pour 50% de contraste, mais cela ne veut pas dire que en-dessous il n'y a plus rien.
2- Oui seulement si le capteur est en lignes/mm (fréquence d'échantillonnage) et l'objectif en cycles/mm (= paires de lignes, 1 noire + 1 blanche).
3- Un capteur a 1000/p lignes/mm. (passage du pitch en microns aux mm)
4- La fréquence de Nyquist du capteur est donc 500/p. (Avec 250, tu exiges 4 échantillons par cycle du signal, 2 pour Shannon et 2 pour Nyquist en quelque sorte :-)
5- Du coup, 100 cycles/mm => pixel de 5 microns (= 2 pixels / cycle) = 35 MPix.

[canardphot]

Merci à fred134 d'avoir réactivé ce fil et d'avoir remis certaines choses au point (sans jeu de mot...).
Effectivement, les données chiffrées que nous manipulons (parfois sans bien les comprendre, c'est probablement mon cas...) sont de toute façon des simplifications outrancières...
Donc, on peut dire (?) qu'il n'y a pas de limites apportées par la théorie, mais que les valeurs à retenir comme "raisonnables" sont plus liées aux pratiques de chacun et à ce qu'il "veut faire" de ses fichiers-images d'une part, et aussi des limites financières qu'il s'est fixé pour sa passion (en pensant d'abord à ce qui compte en premier, je veux dire les objectifs !).
Alors, les deux options qui sont à l'heure actuelle présentées en format 24x36 sont pertinentes :
- autour de 20 Mpix (disons la fourchette 18-24) : OK avec des objectifs "bons" mais pas forcément "exceptionnels". Et la recherche du "meilleur" en basse lumière d'une part (affaire de photons), et en photo "rapide" (sport...), affaire de circuits électroniques....
- autour de 35 MPix : OK avec objectifs "exceptionnels" si on veut vraiment en tirer un "plus", dans des tirages de très grande taille, quitte à perdre un tout petit peu en "basse lumière" ?

[fred134]

Donc, on peut dire (?) qu'il n'y a pas de limites apportées par la théorie, [...]

Cette simplification me parait plutôt meilleure que d'autres :-)   (Il y a évidemment des limites théoriques, mais cf. la formule donnée par dioptre plus haut.)

Alors, les deux options qui sont à l'heure actuelle présentées en format 24x36 sont pertinentes :
- autour de 20 Mpix (disons la fourchette 18-24) : OK avec des objectifs "bons" mais pas forcément "exceptionnels". Et la recherche du "meilleur" en basse lumière d'une part (affaire de photons), et en photo "rapide" (sport...), affaire de circuits électroniques....
- autour de 35 MPix : OK avec objectifs "exceptionnels" si on veut vraiment en tirer un "plus", dans des tirages de très grande taille, quitte à perdre un tout petit peu en "basse lumière" ?

Il y a cette comparaison si tu veux (qui ne concerne que la résolution) : http://www.lensrentals.com/blog/2013/01/a-24-70mm-system-comparison
- sur 22MP : un objectif "exceptionnel" (Canon 24-70II) y est meilleur qu'un objectif "très bon" (Tamron 24-70 VC)
- l'objectif "très bon" gagne pas mal en passant sur 36MP
- l'objectif "exceptionnel"+22MP est assez proche de l'objectif "très bon"+36MP
En résumé, toutes les dépenses améliorent la résolution :-)

(Quant à l'histoire des photons, il vaut mieux oublier amha, il y a autant de photons sur un capteur 24x36 quel que soit son nombre de pixels. C'est plutôt des affaires d'ingénierie, de circuits et de produits concrets...)

[FredEspagne]

Moi, les théories, je les juge pour ce qu'elles valent (c'est à dire tant que rien ne les infirme) et dans ce cas précis vous avez un exemple sous le nez qui infirme ce que vous dites et personne n'en parle. Le capteur du Nokia PureView a un capteur d'1" de 41 Mpx et il arrive au niveau de certains réflex APSC de 16 MPx. Je dis donc qu'il y a encore de la marge pour monter dans les pixels et là, c'est pas de la théorie, tout le monde peut en profiter.
Je sais, les ordis vont souffrir et les DD aussi mais aux prix des uns et des autres, on va arriver à des solutions plus légères et moins encombrantes de zooms assez ouverts 2 ou 3x et, pour le télé, on crope largement. Si on part de 100MPx, on a de la marge pour cropper et pour les basses lumières, on fait du binning et trout le monde, il est content. Nokia ne veut pas lacher le brevet, une société comme Sony a les moyens de contourner la chose.

[canardphot]

(Quant à l'histoire des photons, il vaut mieux oublier amha, il y a autant de photons sur un capteur 24x36 quel que soit son nombre de pixels. C'est plutôt des affaires d'ingénierie, de circuits et de produits concrets...)

Même nombre global de photons, oui, à peu près (pas exactement). Mais : si plus gros photosite, meilleur comportement en basse lumière, quand les photons se font rares ( = meilleur rapport signal/bruit). C'est ce que j'ai cru comprendre...
Alors, comme toujours, l'affaire est de savoir où on met le compromis entre les différents paramètres...
Avec, en limites, deux philosophies :
- le moins de Mega pixels possible en fonction du parc optique dont on dispose et de la taille maxi de tirage recherché.
- le maxi de Mega pixels possibles pour "avoir de la réserve"... et "qui peut le plus peut le moins".
Les deux écoles permettent de faire du "tout bon"... et du "tout mauvais" car en dernier ressort c'est le photographe qui "fait" l'image, pas le matos 

[Verso92]

Les deux écoles permettent de faire du "tout bon"... et du "tout mauvais" car en dernier ressort c'est le photographe qui "fait" l'image, pas le matos 

Tu veux dire que c'est le photographe lui-même qui va ranger les photons sur le capteur, expliquant de faite les différences entre une photo techniquement bonne et une autre techniquement moins bonne ?

[Nikojorj]

Mais : si plus gros photosite, meilleur comportement en basse lumière, quand les photons se font rares ( = meilleur rapport signal/bruit).

Meilleur rapport S/B au niveau du pixel peut-être, mais avec les gros pixels le bruit est plus apparent sur le tirage, et de plus petits pixels s'en sortent globalement mieux.

Tu veux dire que c'est le photographe lui-même qui va ranger les photons sur le capteur, expliquant de faite les différences entre une photo techniquement bonne et une autre techniquement moins bonne ?

Tu fais comment toi alors?

[Verso92]

Tu fais comment toi alors?

Moi, je fais des photos avec un boitier obsolète (D700) et un zoom tout pourrave (f/2.8 24-70 AF-S). Mon avis ne compte donc pas pour grand chose...  ;-)

[Nikojorj]

Bah t'es en avance sur la lomographie, c'est tout!

[fred134]

Même nombre global de photons, oui, à peu près (pas exactement). Mais : si plus gros photosite, meilleur comportement en basse lumière, quand les photons se font rares ( = meilleur rapport signal/bruit). C'est ce que j'ai cru comprendre...

Disons que le désavantage des petits photosites en très basse lumière est une "affaire de circuits", comme tu disais, plutôt qu'une "affaire de photons" au sens strict.

L'intérêt de la nuance, c'est que ce n'est pas une limite théorique, mais une question de technos, qui évoluent... C'est pour ça que j'avais voulu préciser.

[canardphot]

Bonjour à tous !
Et merci pour toutes vos informations qui me permettent de combler quelques lacunes dans mon océan d'ignorance...
En effet, c'est en disant des conneries (probablement des conneries ?), que "ceux qui savent" rectifient, qu'on peut progresser !
Parmi les sources d'information "hors forum", il me semblait que celle-ci était pleine d'éléments d'intérêt : www.clarkvision.com/articles/does.pixel.size.matter/
Peut-être est-ce, là aussi, tout faux ?

[Nikojorj]

Parmi les sources d'information "hors forum", il me semblait que celle-ci était pleine d'éléments d'intérêt : www.clarkvision.com/articles/does.pixel.size.matter/
Peut-être est-ce, là aussi, tout faux ?

Non, mais ça s'applique plus aux hautes sensibilités, là où c'est le bruit photonique qui limite.
En lumière du jour, on est limité par le bruit de lecture, ça se voit bien dans les graphes de dynamique fig. 7 de l'article (mais moins bien sur les autres qui privilégient les valeurs hautes là où de toutes façons il n'y a pas de problèmes).

[canardphot]

Donc, on trouve bien dans les écrits de Clark "matière à comprendre" ?
Avec toujours ces deux paramètres :
- taille des photosites : plus gros, plus de photons, meilleur comportement en basse lumière (limite = bruit photonique, loi fondamentale de la physique....).
- circuits électroniques : bruit de lecture. Progrès de la technologie, aptitude à aller chercher de mieux en mieux les "ombres profondes" en lumière "habituelle". Là où Sony a, semble-t-il, fait un  "bond en avant" que Canon tente de combler ?
Alors, le "pied", c'est un capteur avec "juste ce qu'il faut" de photosites (pour qui veut travailler en optimum en très basse lumière) et une électronique "au top" pour un rapport signal/bruit optimal... aux lumières "habituelles".
Sur ces caractéristiques-là (mais il y a bien d'autres choses qui "compte" dans un choix de système, bien sûr....), quels constructeurs offrent actuellement ces "meilleurs" des "meilleurs" en 24x36 ?

[Nikojorj]

Donc, on trouve bien dans les écrits de Clark "matière à comprendre" ?
Avec toujours ces deux paramètres :
- taille des photosites : plus gros, plus de photons, meilleur comportement en basse lumière (limite = bruit photonique, loi fondamentale de la physique....).
- circuits électroniques : bruit de lecture. Progrès de la technologie, aptitude à aller chercher de mieux en mieux les "ombres profondes" en lumière "habituelle". Là où Sony a, semble-t-il, fait un  "bond en avant" que Canon tente de combler ?

Oui, en gros (sauf sur l'hypothèse douteuse que Canon tente de combler son retard ).

En fait, l'avantage des gros pixels n'est pas directement lié au bruit photonique, qui est le même pour tous. Iil est lié au bruit de quantification, et se manifeste quand le petit pixel ne capte plus que quelques photons : le résultat prend forcément une valeur entière, alors que la "vraie" valeur (qui est statistique) ne l'est pas, et la différence entre les deux est proportionnellement grande, d'où les figures 10 et 11.

Sur ces caractéristiques-là (mais il y a bien d'autres choses qui "compte" dans un choix de système, bien sûr....), quels constructeurs offrent actuellement ces "meilleurs" des "meilleurs" en 24x36 ?

Les Exmor, clairement : tout le monde est grosso modo à la même taille de pixel autour de 4 à 5µm, en reflex (et de toutes façons ça ne compte qu'en très très basse lumière, c'est un peu une niche), donc c'est le bruit de lecture qui fait la différence.

[fred134]

Donc, on trouve bien dans les écrits de Clark "matière à comprendre" ?
Avec toujours ces deux paramètres :
- taille des photosites : plus gros, plus de photons, meilleur comportement en basse lumière (limite = bruit photonique, loi fondamentale de la physique....).
- circuits électroniques : bruit de lecture.
[...]

Il y a pas mal de ressources étonnantes sur le web, il y a aussi par exemple http://theory.uchicago.edu/~ejm/pix/20d/tests/noise/index.html et http://www.dxomark.com/index.php/Publications/DxOMark-Insights/Noise-characterization.

Sur la taille des photosites et le bruit de photons, j'insiste :-) Ce bruit est inhérent à la lumière. Pour le réduire, il faut capter plus de lumière (ex: capteur plus grand, ou meilleur rendement), les gros pixels n'y font rien.
Pour prendre un exemple, si tu compares un capteur 40MP à un 10MP, un "gros" pixel aura un rapport S/B 2x meilleur qu'un "petit". Oui d'accord mais... 4 "petits" vont être combinés pour restituer le bout d'image représenté par un seul "gros". Et la moyenne des 4 "petits" aura le même rapport S/B que le "gros". A taille de tirage égale, le S/B "photonique" sera le même. (voir meilleur avec un anti-bruit plus sioux qu'une simple moyenne)

C'est le bruit de lecture qui rend les gros pixels meilleurs en (très) basse lumière, parce que moins nombreux.