Un test de profondeur de couleur

[Somedays]

Intéressant test réalisé avec le logiciel d'analyse Rawdigger:



Les détails sur ce fil (avril 2015):
http://www.dpreview.com/forums/thread/3822330#forum-post-55571469

Le niveau de codage 12bit/14bit/16bit semble avoir un impact prépondérant sur le format du capteur.

[spinup]

Y a pas mal à redire sur cette approche. Ca ne tient pas compte de l'effet de la définition, ni de celui du bruit.
En fait, ca donne plutot des infos sur le prétraitement et la compression du RAW. C'est pas representatif de la sensibilité colorimétrique du capteur, et encore moins de sa justesse.

Ce qui reste vrai c'est que plus la valeur qu'il donne est elevee, plus la possibilité de pousser les curseur lors du developpement est potentiellement grande. Potentiellement car ca dépend en fait beaucoup du bruit et un peu de la définition.

[fred134]

J'espère que c'est au moins en partie du second degré... (un fan de Pentax ?)

J'ai regardé juste deux fichiers (5DIII et K5), je crois que les différences observées tiennent tout simplement à l'exposition réalisée par DPReview - plus ou moins à droite :-)

Et bien sûr au nombre de bits - l'offset pourrait jouer mais les expo ne sont pas assez à droite pour ça, la sensibilité relative des canaux joue un poil mais c'est marginal par rapport à l'expo.

Curieux de voir si ça fait du buzz...

[fred134]

J'ai regardé juste deux fichiers (5DIII et K5),

Je voulais dire K3 bien sûr, désolé...

[Somedays]

J'espère que c'est au moins en partie du second degré... (un fan de Pentax ?)

J'ai regardé juste deux fichiers (5DIII et K5), je crois que les différences observées tiennent tout simplement à l'exposition réalisée par DPReview - plus ou moins à droite :-)

Je connais très peu Rawdigger (seulement téléchargé il y a quelques mois en version d'évaluation, par curiosité).

Je viens demander des avis d'amateurs éclairés sur la pertinence d'un tel tableau. Les commentaires épidermiques de fan boys d'ici et là n'ont pas d'intérêt.

J'avais aussi remarqué que les tests Raw de dpreview sont plus exposés à droite que d'autres (c'est le cas par exemple pour le K3), et je m'étais demnadé s'il n'y a pas là un biais pour comparer les boîtiers entre eux.

[fred134]

Je viens demander des avis d'amateurs éclairés sur la pertinence d'un tel tableau sur la profondeur de couleur. Les commentaires épidermiques de fan boys d'ici et là n'ont pas d'intérêt.

Je ne te critiquais en rien. Et je croyais au contraire avoir répondu à ton interrogation implicite sur le tableau.

C'est le message du gars sur dpreview que je trouve décalé et à la limite du prétentieux dans sa formulation (titre de la discussion, et par ex D4S = "a lot of expensive imagined fairy dust and esoteric wishful thinking does not hold up to the test").
Mais tu en penses ce que tu veux bien sûr.

[remico]

Je trouve presque les mêmes valeurs (à un ou deux près) pour le K3 sur le DNG téléchargé sur dpreview rouge 10724 bleu 13292 vert1 14871 vert2 14909

N'ayant pas réussi à faire marcher rawdigger sur linux j'ai utilisé 4channels un utilitaire en ligne de commande qui vient avec libraw (l'auteur de rawdigger)
Je n'ai que les résultat par canal.

Puis imagemagick pour compter les couleurs. ( identify  -format "%k"  fichier.raw)

Je n'ai pas de raw très coloré du Pentax K10D ,  mais j'ai déjà par canal 1125 rouge 1918 bleu 1895 vert1 et 1878 vert2 avec une image de sous bois en hiver.

[yoda]

je ne connais pas grand chose dans ce type de test
le Phase One en tete n'est pas une surprise avec 16bits
il ressort en effet,que le nombre de bits a un effet prépondérant .

Pentax est très bien placé,je serais curieux de comparer un DNG de K3 vs k5, voir un PEF...

[spinup]

J'ai un peu creusé la reflexion la dessus, et j'en ai conclus que cet test ne mesure rien du tout.

Il compte pour une scène le nombre de valeurs différentes trouvées pour chaque canal. Au passage, la colonne de droite est fausse: pour connaitre le nombre de  couleurs disponibles il faut multiplier les colonnes et pas les additionner, ce qui donne un nombre enorme, puis faire le log2 pour obtenir le resultats en bits.

Pour un RAW 14 bits, le nombre maximum de valeurs disponibles, c'est 2 puissance 14: 16384
La "profondeur maximum de couleur" en 14 bits, ca donne ... 3*14=42 bits. Pour des RAW 16 bits: 48bits et pour des Raws 12 bits: 36bits.
Sauf que ce nombre maximum est atteint uniquement si on expose parfaitement a droite.
Et meme dans ce cas la, les 3 canaux ne sont pas identiques, donc si on expose parfaitement a droite sans cramer, il y aura au mieux un canal avec 16384, et les deux autres moins.

Et pour finir: ca ne tient pas compte du bruit, et c'est le bruit qui compte avant tout, bien plus que le nombre de valeurs disponibles. Le bruit peut prendre n'importe quelle valeur disponible. Donc, si on prend le RAW a 51200 isos du K3, je suis pret a parier qu'on trouvera autant voire un peu plus de "profondeur de couleur" avec ce protocole.

La vraie profondeur de couleur, c'est le nombre de couleurs que le capteur est réellement capable de discriminer, c'est a dire de les distinguer au milieu du bruit.
C'est comme la dynamique: la dynamique n'est pas le nombre de niveaux du RAW, c'est le nombre de niveau de luminance qu'on peut discriminer malgré le bruit.
Au final ce que montre ce tableau:
1) que 16 bits c'est plus que 14 bits et 14bits plus que 12 bits
2) que les expositions sont différentes entre les boitiers. Pas une surprise non plus: difference de valeurs isos reelle entre boitiers, différence de transmittance des optiques utilisées, voire parfois différences d'expo tout court.
3) que la compression des RAW peut faire sauter certains des niveaux disponibles (mais selon comment c'est fait ca peut avoir plus ou moins d'impact réel). Ca donne ces histogramme a trous ou en peignes.

J'espère que c'est compréhensible, j'ai essayé de faire simple.

La vraie sensibilité a la couleur, ca vient de deux caracteristiques principales: le rapport SNR des 3 canaux et la selectivité de la matrice de Bayer.
Et la sensibilité a la couleur n'implique pas que ces couleurs soient fidèlement reproduites, ca c'est encore un autre problème.

[fred134]

Au final ce que montre ce tableau:
1) que 16 bits c'est plus que 14 bits et 14bits plus que 12 bits
2) que les expositions sont différentes entre les boitiers. Pas une surprise non plus: difference de valeurs isos reelle entre boitiers, différence de transmittance des optiques utilisées, voire parfois différences d'expo tout court.
3) que la compression des RAW peut faire sauter certains des niveaux disponibles (mais selon comment c'est fait ca peut avoir plus ou moins d'impact réel). Ca donne ces histogramme a trous ou en peignes.

La vraie sensibilité a la couleur, ca vient de deux caracteristiques principales: le rapport SNR des 3 canaux et la selectivité de la matrice de Bayer.
Et la sensibilité a la couleur n'implique pas que ces couleurs soient fidèlement reproduites, ca c'est encore un autre problème.

Pour le tableau, c'est ce que je t'ai écrit plus haut, et que tu as gentiment qualifié de réaction épidermique. (J'avais même ajouté deux autre facteurs mineurs - offset et différences de sensibilité des canaux).

NB : sur les 2 raw que j'ai regardés, la nature aléatoire du bruit suffit à expliquer les trous selon moi. Pas besoin de compression.

Pour la vraie sensibilité, je pense que c'est un sujet très complexe et qui vient en effet du bruit des 3 canaux et de la "transformation nécessaire" pour obtenir des couleurs fidèles (transformation qui change suivant l'illuminant), car cette transformation s'applique également au bruit.
Elle dépend de la sélectivité bien sûr, mais pas seulement, et je me garderai bien d'essayer d'en écrire plus :-) Je vois à peu près comment ça pourrait se mesurer, mais ça s'arrête là...

[spinup]

Pour le tableau, c'est ce que je t'ai écrit plus haut, et que tu as gentiment qualifié de réaction épidermique.

C'est pas moi qui ai écrit ca, hein 
J'etais peut etre meme visé, j'en sais rien...

Pour la vraie sensibilité, je pense que c'est un sujet très complexe et qui vient en effet du bruit des 3 canaux et de la "transformation nécessaire" pour obtenir des couleurs fidèles (transformation qui change suivant l'illuminant), car cette transformation s'applique également au bruit.
Elle dépend de la sélectivité bien sûr, mais pas seulement, et je me garderai bien d'essayer d'en écrire plus :-) Je vois à peu près comment ça pourrait se mesurer, mais ça s'arrête là...

En effet, c'est tres complexe, surtout qu'au final la perception est propre a chaque individu.
Il y a quand meme une distinction pas très dure a expliquer: la difference entre sensibilité (ou precision) et fidélité. La sensibilité c'est l'incertitude due au bruit, la fidélité c'est le décalage par rapport a la "vraie couleur".

Sur la figure en dessous: la sensibilité correspond a la taille des ellipses (plus c'est petit, mieux c'est), la fidélité correspond a leur position (par rapport a la vraie couleur).
Un boitier peut etre très sensible et peu fidèle (ellipses petites au mauvais endroit) ou tres fidele et peu sensible (grosses ellipses au bon endroit).
La sensibilité est une caractéristique hardware du capteur. La fidélité dépend de la cuisine interne du constructeur du boitier et peut etre ajustée au developpement, avec les profils couleurs ou d'autres outils.

[Somedays]

Pour le tableau, c'est ce que je t'ai écrit plus haut, et que tu as gentiment qualifié de réaction épidermique.

Non, c'est moi qui ai utilisé ce qualificatif mais il ne visait ni ce sujet ni personne en particulier. Simplement pour prévenir l'arrivée de doudoumaniaques et pour essayer d'éviter 10 pages de posts inutiles. Parenthèse fermée.

[Somedays]

J'ai un peu creusé la reflexion la dessus, et j'en ai conclus que cet test ne mesure rien du tout.

Il compte pour une scène le nombre de valeurs différentes trouvées pour chaque canal. Au passage, la colonne de droite est fausse: pour connaitre le nombre de  couleurs disponibles il faut multiplier les colonnes et pas les additionner, ce qui donne un nombre enorme, puis faire le log2 pour obtenir le resultats en bits.

D'accord avec ça. Cela dit, ça ne change en rien le classement.

Pour un RAW 14 bits, le nombre maximum de valeurs disponibles, c'est 2 puissance 14: 16384
La "profondeur maximum de couleur" en 14 bits, ca donne ... 3*14=42 bits. Pour des RAW 16 bits: 48bits et pour des Raws 12 bits: 36bits.
Sauf que ce nombre maximum est atteint uniquement si on expose parfaitement a droite.

Cela rejoint une observation étonnante que j'avais faite à propos des comparaisons Dpreview en Raw à 3200 iso: moins de bruit sur le Pentax K5IIs (APS-C 14 bit) que sur le Canon 5DIII (24x36 14 bit):

http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,237442.msg5563119.html#msg5563119

Mais il est fort probable que lors du test, Dpreview a davantage exposé à droite pour le Pentax. Dès lors, quelle est la pertinence de ces comparaisons ?

3) que la compression des RAW peut faire sauter certains des niveaux disponibles (mais selon comment c'est fait ca peut avoir plus ou moins d'impact réel). Ca donne ces histogramme a trous ou en peignes.

Quelques histogrammes plus ou moins à peigne sont visibles ici (article portant sur la polémique des Raw compressés sur des boîtiers Sony):

http://fxfaidy.com/sony-arw-2-3-est-til-un-vrai-raw/

Le Pentax K3 ne présente pas de "peigne" (noter aussi qu'il est particulièrement exposé à droite). Celui du 5DIII est également sans trous. De même pour le Fuji X-T1 (cas particulier avec un seul canal pour le vert, contrairement aux modèles classiques à matrice de Bayer). Chez Nikon, le phénomène de peigne est peu marqué mais il existe. Sony va fort en la matière.

[Somedays]

La vraie sensibilité a la couleur, ca vient de deux caracteristiques principales: le rapport SNR des 3 canaux et la selectivité de la matrice de Bayer.
Et la sensibilité a la couleur n'implique pas que ces couleurs soient fidèlement reproduites, ca c'est encore un autre problème.

Mais à 100iso, quand il n'y a pratiquement aucun bruit visible sur n'importe quel boîtier actuel, ne peut-on pas dire que le facteur SNR n'a quasiment plus d'impact ?
Et donc que les grands capteurs n'ont alors pas davantage particulier à bas ISO ?
Ce serait alors le codage 12/14/16 bit et la qualité de la matrice qui auraient l'impact majeur sur la sensibilité à la couleur.

[fred134]

C'est pas moi qui ai écrit ca, hein  
J'etais peut etre meme visé, j'en sais rien...

:-) Toutes mes excuses, j'ai confondu les pseudos !

Il y a quand meme une distinction pas très dure a expliquer: la difference entre sensibilité (ou precision) et fidélité. La sensibilité c'est l'incertitude due au bruit, la fidélité c'est le décalage par rapport a la "vraie couleur".

Sur la figure en dessous: la sensibilité correspond a la taille des ellipses (plus c'est petit, mieux c'est), la fidélité correspond a leur position (par rapport a la vraie couleur). ...

C'est différent mais c'est lié ama. La profondeur de couleurs a surtout du sens sur l'image finale (après dématriçage et profil couleurs). Et la recherche de fidélité va modifier le bruit.
Dans le graphe que tu montres, Dxo fait le choix de regarder le bruit après un profil simple (matrice 3x3, sans corrections non-linéaires). Dans ces conditions, on peut en effet séparer profondeur et fidélité.
Mais on pourrait aussi appliquer un profil le plus fidèle possible, et regarder la profondeur résultante. Il me semble que ce serait encore plus intéressant (notamment pour voir s'il y a des "trous" - des couleurs où la restitution est pauvre).

NB : amha, les ellipses Dxo sont centrées et ne montrent pas la fidélité, du moins c'est ce que j'avais toujours cru...?

[fred134]

je ne connais pas grand chose dans ce type de test

Il faut vraiment en retenir ce que dit Spinup et moi : ce test ne mesure rien du tout !!

[Somedays]

Il faut vraiment en retenir ce que dit Spinup et moi : ce test ne mesure rien du tout !!

Ça révèle au moins le point 3):

3) que la compression des RAW peut faire sauter certains des niveaux disponibles (mais selon comment c'est fait ca peut avoir plus ou moins d'impact réel). Ca donne ces histogramme a trous ou en peignes.

Ce ne doit pas être un hasard si les Sony exploitent peu les bit disponibles (cf bas du tableau). Même les boîtiers à grands capteurs, même les champions du SNR comme le A7s.

Histogramme du Sony A7s:


Histogramme du Pentax K3:

[fred134]

Ça révèle au moins le point 3):

Oui, je n'ai pas regardé les fichiers Sony, mais ils sont en effet connus pour compresser les raw (au sens compression avec pertes), on a lu beaucoup de plaintes à ce sujet ici...

[gerarto]

Oui, je n'ai pas regardé les fichiers Sony, mais ils sont en effet connus pour compresser les raw (au sens compression avec pertes), on a lu beaucoup de plaintes à ce sujet ici...

Oui, et en même temps, maintenant que le format sans compression 14 bits est disponible sur les Sony A7xx, on a pas vu non plus beaucoup de gens venir crier ici que la différence est flagrante avec le format 11 bits+7 (et non pas 12 bits d'ailleurs, autre étrangeté du tableau ci-dessus ! ) lequel est toujours disponible !

Alors que certains réclamaient à cors et à cris ce format 14 bits sans compression, maintenant qu'il est disponible, il semblerait bien que personne n'ait encore réussi à publier ici une preuve tangible par l'image d'une différence flagrante avec le format compressé !
Pour mémoire, c'est vrai qu'il y a eu quelques exemples d'artefacts avec le format compressé... dans le cas où l'on pousse le curseur d'exposition à + 5IL au dématriçage. 

Après peigner la girafe ou les histogrammes, c'est probablement la même activité... 

[spinup]

Mais à 100iso, quand il n'y a pratiquement aucun bruit visible sur n'importe quel boîtier actuel, ne peut-on pas dire que le facteur SNR n'a quasiment plus d'impact ?
Et donc que les grands capteurs n'ont alors pas davantage particulier à bas ISO ?
Ce serait alors le codage 12/14/16 bit et la qualité de la matrice qui auraient l'impact majeur sur la sensibilité à la couleur.

Effectivement, par exemple en terme de dynamique, la limite théorique en ayant aucun bruit est de 14EV pour des RAW 14 bits. Et d'ailleurs si tu regardes sur DxOmarks, les meilleurs capteurs recents frolent les 14EV, en mode screen, sans jamais depasser cette limite. En fait le RAW 14bits va bientot devenir le facteur limitant de la dynamique et de la profondeur de couleur.

Mais au final... ce ne sont pas forcement les grands capteurs qui deviennent avantagés, mais les capteurs avec beaucoup de pixels: Si tu regroupes 2 pixels "14bits", tu obtiens un pixel "15bits", si tu en regroupes 4, tu obtiens un pixel "16 bits".
Donc un capteur 36Mpixels a virtuellement deux fois plus de niveaux de luminance (et 8 fois plus de couleur) disponibles qu'un capteurs 18Mpixels, a taille de tirage egale.
C'est ce qui explique que certains capteurs sur DxOmarks ont presque 15EV de dynamique en mode print (reduit a 18mpixels).

Ce serait alors le codage 12/14/16 bit et la qualité de la matrice qui auraient l'impact majeur sur la sensibilité à la couleur.

Tres peu le codage a mon avis, et beaucoup la matrice et le SNR.
Et il faut pas oublier que tout termine sur un jpeg 8bits, donc ca joue principalement sur la possibilité de post-traitement.

[fred134]

Tres peu le codage a mon avis, et beaucoup la matrice et le SNR.
Et il faut pas oublier que tout termine sur un jpeg 8bits, donc ca joue principalement sur la possibilité de post-traitement.

+1
Ne pas oublier non plus qu'en-dehors des tons très sombres, le bruit photonique est beaucoup plus grand que le niveau de codage.

Ex : en codage 12 bits, un ton sombre à -8EV de l'écrêtage est codé sur 4 bits, et a donc un bruit photonique moyen correspondant à 2 bits - je ne sais pas si je suis clair ?
Alors, bien sûr il y a les différences entre canaux, etc, et c'est forcément bien d'avoir de la marge, mais ce serait logique que le codage joue surtout sur le post-traitement.

Ca rejoint ce qu'écrit gerarto.

[restoc]

Effectivement, par exemple en terme de dynamique, la limite théorique en ayant aucun bruit est de 14EV pour des RAW 14 bits. Et d'ailleurs si tu regardes sur DxOmarks, les meilleurs capteurs recents frolent les 14EV, en mode screen, sans jamais depasser cette limite. En fait le RAW 14bits va bientot devenir le facteur limitant de la dynamique et de la profondeur de couleur.

Mais au final... ce ne sont pas forcement les grands capteurs qui deviennent avantagés, mais les capteurs avec beaucoup de pixels: Si tu regroupes 2 pixels "14bits", tu obtiens un pixel "15bits", si tu en regroupes 4, tu obtiens un pixel "16 bits".
Donc un capteur 36Mpixels a virtuellement deux fois plus de niveaux de luminance (et 8 fois plus de couleur) disponibles qu'un capteurs 18Mpixels, a taille de tirage egale.
C'est ce qui explique que certains capteurs sur DxOmarks ont presque 15EV de dynamique en mode print (reduit a 18mpixels).

Tres peu le codage a mon avis, et beaucoup la matrice et le SNR.
Et il faut pas oublier que tout termine sur un jpeg 8bits, donc ca joue principalement sur la possibilité de post-traitement.

Oui mais à la base avant de parler du codage sur N bits  c'est d'abord la quantité d'information réellement disponible ( au sens nb de photons) principalement dans le rouge et le bleu qui vont déterminer la richesse couleur globale et là on est à peine sur 6  bits .

L'un des vrais progrès des capteurs sera probablement dans l'amélioration des performances dans le rouge et le bleu ... et surtout l'introduction d'autres couleurs dans la matrice pour avoir une plus grande progressivité... ce qui passe par une amélioration sensible du SNR et du nb de pixels par rapport à la techno actuelle. Donc probablement plus par du C mos.

[remico]

Plutôt que la profondeur des couleurs c'est la justesse de celles-ci qui est importante, en caricaturant peu importe qu'un appareil photo soit capable de discerner des millions de nuances entre le rouge 127 et le rouge 128, ce qui compte c'est qu'il prenne bien en compte la totalité des rouges.

Là non plus tous les appareils ne sont pas égaux.
Les capteurs voient très bien même au-delà du visible les couleurs mais en monochrome c'est les filtres colorés de la matrice Bayer ou X-trans qui vont indiquer les couleurs.
Or ces filtres laissent aussi passer plus ou moins des valeurs des autres canaux .
Voir sur dxomark dont j'ai extrait aussi les images ci-dessous :

http://www.dxomark.com/Reviews/Canon-500D-T1i-vs.-Nikon-D5000/Color-blindness-sensor-quality

Dans la comparaison  Canon 500D Nikon D5000 les réponse des canaux bleus et verts sont similaires mais pas le canal rouge :



Et on en arrive à une courbe de réponse différente pour chaque appareil :

[dioptre]

Et les films se comportent au moins aussi bien :

[remico]

Les mires de test couleurs n'ont vraiment pas beaucoup de couleurs hors gamut sRGB:

https://stephenstuff.wordpress.com/2011/09/30/targets-for-camera-profiling/