Stabilisation

[seba]

Quelques images et une question à la fin.
En ce qui concerne la stabilisation, la correction du bougé plutôt, certains fabricants détectent et corrigent 5 axes (lacet, tangage, roulis, translations X et Y parallèlement au plan du capteur) et d'autres seulement 2 axes (Nikon par exemple, lacet et tangage).
Il faut un gyromètre par axe de rotation et un accéléromètre par direction de translation.
Bon là on voit l'effet d'une translation en X.
Sujet : un fil blanc et 4 jetons sur une table sombre.
L'appareil est sur un rail micrométrique, aucune déviation angulaire. Temps d'arrêt au début et à la fin de la pose.
Comme on peut le prévoir, le bougé dépend de la distance. Quand le sujet est plus loin, le bougé est moindre. Ce qui justifie l'absence de détection par certains fabricants car à grande distance le bougé est négligeable.

[seba]

Détails sur un jeton en avant-plan et un jeton en arrière-plan, on voit que le bougé dépend de la distance.
Pour le calculer il suffit de connaître le rapport de reproduction.

[seba]

Ici on a un mouvement de lacet.
Appareil sur rotule panoramique, axe de rotation passant par la pupille d'entrée, aucun déplacement de celle-ci.
Le bougé est uniforme sur toute l'image. Il est indépendant de la distance.

[seba]

Détail sur les jetons, l'amplitude du bougé est la même.
Pour le calculer il suffit de connaître la distance focale.

[seba]

Troisième cas : mélange entre translation en X et lacet.
Appareil photo sur rotule panoramique mais axe de rotation passant par le plan du capteur.
La pupille d'entrée subit un déplacement horizontal pendant la rotation.
On voit que le bougé est un peu moins grand pour les objets plus lointains.

[seba]

Ce qu'on voit bien ici.
Pour le calculer il faut connaître la déviation angulaire, le bougé en translation, la distance focale et la distance au sujet.
En fait cette image sera impossible à corriger parfaitement puisque le bougé n'est pas homogène sur toute l'image.

[seba]

Alors voilà ma question : quand les accéléromètres sont dans le boîtier, comment connaître les déplacements de la pupille d'entrée ?
Car pendant une rotation, la pupille d'entrée peut très bien se déplacer alors qu'au niveau du boîtier les accéléromètres ne détecteront pratiquement aucun mouvement.

[rsp]

une réponse de 1er janvier ?

Le boitier connait l'objectif, ses dimensions et caractéristiques, il mesure l'effet de la force qui a provoqué la rotation, dans le cas présent autour de l'axe vertical (si c'est du lacet), et comme il fait sa mesure près du centre de rotation l'effet est relativement faible : c'est seulement un problème de sensibilité du capteur, non ?
D'ailleurs, rien ne dit que les capteurs de mouvement / rotation ne sont pas placés à des endroits assez éloignés du centre de gravité ?
Je ne sais pas si j'ai bien compris la question 

[seba]

Le boitier connait l'objectif, ses dimensions et caractéristiques, il mesure l'effet de la force qui a provoqué la rotation, dans le cas présent autour de l'axe vertical (si c'est du lacet), et comme il fait sa mesure près du centre de rotation l'effet est relativement faible : c'est seulement un problème de sensibilité du capteur, non ?
D'ailleurs, rien ne dit que les capteurs de mouvement / rotation ne sont pas placés à des endroits assez éloignés du centre de gravité

Voilà ma question illustrée.
Boîtier tenu à la main, l'axe de rotation peut vraiment se situer n'importe où, la force et surtout la masse du photographe est largement assez grande pour que l'appareil ne tourne pas forcément autour de son centre de gravité.
Donc le boîtier tourne par exemple comme figuré et supposons que la pupille d'entrée se trouve là où je l'ai dessinée (en jaune et en rouge), elle va se déplacer d'une longueur qui correspond au trait vert.
Le gyromètre va bien mesurer la rotation, peu importe son emplacement, mais l'accéléromètre va faire quoi ? L'accélération qu'il va mesurer dépend entièrement de son emplacement.
Et la position de la pupille d'entrée ne figure pas du tout dans les données fournies par l'objectif.

[rsp]

Qui a dit que les données sont dans l'objectif ? Pas moi. Elles peuvent être intégrées dans tout ce que le boîtier intègre dont les corrections de vignettage, AC etc.
Je ne vois pas de difficulté là-dedans (même si par ailleurs je suis assez admiratif de ce qu'ils arrivent à mettre comme technologie dans nos appareils).
J'ai l'impression que c'est seulement une question de finesse du modèle (pour l'erreur et pour le correcteur IS, OSS ou IBIS), de sensibilité des capteurs de mouvements et de puissance de calcul.

[seba]

Disons sur ce genre d'appareils on peut éventuellement mettre n'importe quel objectif, il faut rentrer la distance focale mais c'est tout.
En plus la gamme d'objectifs n'est pas figée.
Pour la correction des AC je ne sais pas comment c'est chez Sony, mais chez Nikon par exemple ce n'est pas issu de données mais c'est fait d'après l'analyse de l'image.

[Franciscus Corvinus]

Mathématiquement (si mes souvenirs sont exacts), toute rotation autour d'un point A est l'équivalent d'une rotation autour d'un point B et d'une translation. Il suffit a l'appareil d'avoir un accélérometre en translation sur les X et les Y (par commodité bien que traditionnellement Z est vertical) et trois autres qui mesure les couples sur les trois axes pour avoir une description complete du mouvement de l'appareil en rotation et translation (en supposant qu'il n'y en a pas sur l'axe optique Z). Et ce quel que soit le centre de rotation. Ensuite il suffit d'appliquer une matrice de transformation linéaire pour "recentrer" la rotation autour du point nodal d'entrée.

[seba]

Les couples ? Il n'y a rien qui mesure des couples dans les appareils.
Imaginons que l'appareil soit capable de savoir quel est l'axe de rotation.
De toute façon il ne sait pas où est la pupille d'entrée.

[chelmimage]

Heureusement que cette année nous avons un jour de plus pour résoudre ce problème..

[seba]

Heureusement que cette année nous avons un jour de plus pour résoudre ce problème..

N'est-ce pas ?
En voici un autre : en macro les déplacements X et Y sont prépondérants pour le bougé, pour le corriger il faut connaître le rapport de reproduction. Or chez Sony et Pentax par exemple, on peut mettre des objectifs anciens et on rentre juste la distance focale. Comment diable faire la correction sans connaître le rapport de reproduction ?

[rsp]

Une question : ça fonctionne bien en macro aussi et avec des objectifs anciens (sous entendu manuels et sans couplage) ?
Sur un des sites consacrés à l'IBIS ils indiquent qu'il y a des limites au bon fonctionnement, précisément selon l'axe sur lequel est fait le mouvement.

[rsp]

Les exemples que tu as donnés montrent un mouvement important afin qu'on puisse bien en voir les effets.
La stabilisation consiste à mesurer des petites variations autour d'une position moyenne et à compenser ces petits mouvements.
En gros mesurer une perturbation et calculer la perturbation inverse à appliquer pour l'annuler.

Il y a comme toujours quelques éléments sur le site de Pierre Toscani :
http://www.pierretoscani.com/echo_divers.html#presentation09

[seba]

Une question : ça fonctionne bien en macro aussi et avec des objectifs anciens (sous entendu manuels et sans couplage) ?

Je ne sais pas. Disons normalement ça fonctionne bien en macro avec des objectifs modernes (par exemple le Canon 100/2,8 macro IS intègre deux accéléromètres tout exprès pour une stabilisation efficace en macro).
Par contre je ne vois pas comment ça peut marcher sans connaître le rapport de reproduction.

[seba]

Les exemples que tu as donnés montrent un mouvement important afin qu'on puisse bien en voir les effets.
La stabilisation consiste à mesurer des petites variations autour d'une position moyenne et à compenser ces petits mouvements.
En gros mesurer une perturbation et calculer la perturbation inverse à appliquer pour l'annuler.

Il y a comme toujours quelques éléments sur le site de Pierre Toscani :
http://www.pierretoscani.com/echo_divers.html#presentation09

Oui sur mes images l'amplitude est importante, cela dit avec des télés ou en macro l'amplitude du bougé est assez grande aussi (l'image peut bouger de plusieurs millimètres suivant les tremblements du photographe). J'avais fait quelques essais au 400mm au 1/20s (sans stabilisation), ce sont des crops.
Pour la stabilisation, Pierre Toscani n'envisage que le cas des déviations angulaires en supposant un sujet assez lointain.

[Franciscus Corvinus]

Les couples ? Il n'y a rien qui mesure des couples dans les appareils.
Imaginons que l'appareil soit capable de savoir quel est l'axe de rotation.
De toute façon il ne sait pas où est la pupille d'entrée.

L'appareil doit bien avoir un moyen de savoir quelle est la rotation en roulis, tangage et lacet. Si ca n'est pas par mesure de couple, je suis curieux: quel autre moyen y a-t-il?

Pour ce qui est de savoir ou est la pupille d'entrée, je me demande si l'analyse des vibrations et le déplacement percu sur les capteurs AF---avant la photo---sont suffisants pour tirer l'information nécessaire.

[seba]

L'appareil doit bien avoir un moyen de savoir quelle est la rotation en roulis, tangage et lacet. Si ca n'est pas par mesure de couple, je suis curieux: quel autre moyen y a-t-il?

Pour ce qui est de savoir ou est la pupille d'entrée, je me demande si l'analyse des vibrations et le déplacement percu sur les capteurs AF---avant la photo---sont suffisants pour tirer l'information nécessaire.

Il faut regarder des articles sur les gyromètres, d'après ce que j'ai compris ce sont les forces de Coriolis qui permettent de mesurer la vitesse de rotation.
En ce qui concerne la position de la pupille d'entrée, je ne pense pas qu'il soit possible de la déterminer de cette manière, en fait je ne pense pas non plus que ce soit une donnée connue de l'appareil photo.
Peut-être que dans le cas du Canon 100mm macro IS les accéléromètres sont situés dans le plan ou au voisinage de la pupille d'entrée de l'objectif mais sinon ils sont situés dans le boîtier.

[fred134]

Alors voilà ma question : quand les accéléromètres sont dans le boîtier, comment connaître les déplacements de la pupille d'entrée ?
Car pendant une rotation, la pupille d'entrée peut très bien se déplacer alors qu'au niveau du boîtier les accéléromètres ne détecteront pratiquement aucun mouvement.

Si j'ai bien compris, tu supposes qu'il y a 3 gyromètres (un par axe) et deux accéléromètres.

A mon avis, l'appareil connaît la distance pupille d'entrée - capteur : je ne vois pas pourquoi les ingénieurs n'auraient pas prévu cette information sur les objectifs récents, et les objectifs anciens (avec puce) peuvent être traités par une table dans le boitier, comme déjà mentionné.

A partir de là, si je reprends tes exemples (translation en X et lacet, pour une petite rotation), une translation au niveau du capteur est quasi-équivalente à une translation au niveau de la pupille d'entrée + un delta (sinus de l'angle de rotation x distance pupille), non ? Peu importe où se trouve l'accéléromètre, il me semble.

[seba]

Si j'ai bien compris, tu supposes qu'il y a 3 gyromètres (un par axe) et deux accéléromètres.

Ce n'est pas une supposition, c'est ce qu'il y a (pour la stabilisation 5 axes).

A mon avis, l'appareil connaît la distance pupille d'entrée - capteur : je ne vois pas pourquoi les ingénieurs n'auraient pas prévu cette information sur les objectifs récents, et les objectifs anciens (avec puce) peuvent être traités par une table dans le boitier, comme déjà mentionné.

Et bien à ma connaissance ça n'y est pas. D'ailleurs elle peut varier quand on zoome et en fonction de la mise au point.
Sur certains appareils stabilisés 5 axes on peut monter n'importe quoi comme objectif (sans puce), nulle part on ne doit renseigner cette donnée.
Ni la distance de mise au point d'ailleurs, ce qui est capital pour la correction.

A partir de là, si je reprends tes exemples (translation en X et lacet, pour une petite rotation), une translation au niveau du capteur est quasi-équivalente à une translation au niveau de la pupille d'entrée + un delta (sinus de l'angle de rotation x distance pupille), non ? Peu importe où se trouve l'accéléromètre, il me semble.

Imagine, sur mon dessin, que l'accéléromètre X se trouve près de la pupille d'entrée.
Lors de la rotation il va mesurer une certaine accélération.
Si maintenant il se trouve dans le boîtier près de l'axe de rotation, il va mesurer une accélération nulle.
Enfin c'est ce qu'il me semble.

[yoda]

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[fred134]

Et bien à ma connaissance ça n'y est pas. D'ailleurs elle peut varier quand on zoome et en fonction de la mise au point.
Sur certains appareils stabilisés 5 axes on peut monter n'importe quoi comme objectif (sans puce), nulle part on ne doit renseigner cette donnée.
Ni la distance de mise au point d'ailleurs, ce qui est capital pour la correction.

Etonnant. La correction n'est sans doute pas optimale pour tous les cas. Et peut-être réduite à 3 axes pour les objectifs sans puce ?

Imagine, sur mon dessin, que l'accéléromètre X se trouve près de la pupille d'entrée.
Lors de la rotation il va mesurer une certaine accélération.
Si maintenant il se trouve dans le boîtier près de l'axe de rotation, il va mesurer une accélération nulle.
Enfin c'est ce qu'il me semble.

Si l'axe de rotation est au capteur (pour simplifier l'exemple), l'accéléromètre "capteur" va mesurer 0, l'accéléromètre "pupille" va mesurer "sinus de l'angle de rotation x distance pupille".
Pour des petits angles, ce delta reste approximativement vrai où que se trouve l'axe de rotation, tu peux donc déduire le déplacement de la pupille à partir de n'importe quel emplacement d'accéléromètre. Enfin, il me semble ?