Graphique FTM

Démarré par seba, Janvier 31, 2022, 12:24:52

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seba

Janvier 31, 2022, 12:24:52 Dernière édition: Janvier 31, 2022, 12:31:21 par seba
Suite à un fil évoquant le sujet, j'ouvre un fil pour une tentative d'explication simple de la FTM. Les infos sont tirées de différentes sources, et notamment Applied Photographic Optics (Ray) qui présente le sujet de manière assez détaillée.
C'est un premier jet qui pourra faire l'objet de compléments ou de remaniements.

Principe de la FTM
La FTM (fonction de transfert de modulation) est basée sur la mesure du contraste de l'image d'une mire constituée de lignes blanches et noires à bords dégradés. La mire a un contraste Cm et l'image a un contraste Ci. Le rapport Ci/Cm est un indice de la qualité de l'image (0 = image avec zéro contraste, 1 = contraste de l'image identique au contraste de la mire, cas idéal d'une image parfaite).
Par exemple si le contraste de la mire est égal à 0,97 et le contraste de l'image est égal à 0,62 , le rapport Ci/Cm = 0,62/0,97 = 0,64.
Pour le calcul du contraste, voir message suivant.

Lecture des graphiques FTM Nikon
Les mesures de contraste sont faites pour différentes résolutions, par exemple sur les graphiques Nikon on a le rapport Ci/Cm pour des résolutions de 10 pl/mm et 30 pl/mm. Les lignes de la mire sont en orientation radiale (sagittale) ou tangentielle (méridionale) pour tenir compte de la différence de qualité de l'image qui existe parfois entre les deux orientations (à cause des aberrations qui donnent des taches images sans symétrie de révolution).
En abscisse, distance par rapport au centre de l'image.
En ordonnée, rapport Ci/Cm.
Pour une résolution à 10 pl/mm on a la restitution du contraste pour les structures grossières, pour une résolution à 30 pl/mm on a la restitution du contraste pour les structures fines.
Les graphique Nikon sont toujours établis pour la pleine ouverture, objectif seul (mesure du contraste de l'image aérienne).
Nikon ne publie pas des graphiques FTM issus de mesures mais calculés. La structure de l'objectif permet de calculer la FTM que donnerait l'objectif si on la mesurait. L'avantage (pour le fabricant) est que ce graphique représente le meilleur résultat possible pour un objectif fabriqué avec zéro tolérances.

seba

#1
Janvier 31, 2022, 12:26:03
Pourquoi fonction de transfert de modulation ?
Modulation parce que les contrastes de la mire et de l'image sont calculés de la manière suivante : (Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin) et on les appelle alors la modulation.
Transfert parce que l'objectif transfère le contraste de la mire à l'image
Fonction parce que, pour un point image donné, cette fonction représente Ci/Cm en fonction de la résolution (résolution en abscisse et Ci/Cm en ordonnée), comme sur le graphique ci-dessous qui représente la FTM pour un point image donné

Pourquoi, pour la mire, des lignes à bords dégradés et pas à bords francs ?
Parce que pour une mire à bord dégradés (variation sinusoïdale), la seule chose qui change entre la mire et l'image c'est le contraste. Ce qui permet de quantifier la qualité de l'image avec un seul nombre.
Les spécialistes pourront tenter d'expliquer pourquoi en matière de transmission de signal, pour un signal sinusoïdal seule la modulation varie.

Le concept de FTM est utilisé en électronique, en acoustique et en optique.

seba

#2
Janvier 31, 2022, 12:28:52
Un exemple de contraste différent entre l'orientation sagittale et l'orientation méridionale
A cause de certaines aberrations, le contraste n'est pas le même selon l'orientation des lignes. C'est pourquoi pour un point image donné il faut faire deux mesures (ce qui se traduit sur les graphiques Nikon par une ligne pleine et une ligne pointillée).

Marcellou

#3
Janvier 31, 2022, 13:38:16
Merci Seba, il est toujours intéressant de se remémorer certains points. :D
Amateur (qui aime la photo)

Marcellou

#4
Janvier 31, 2022, 13:43:14
"Nikon ne publie pas des graphiques FTM issus de mesures mais calculés."

Pour moi, cette phrase mériterait quelques explications complémentaires.... Si s'est calculés, c'est qu'il y a des mesures ? ;)
Amateur (qui aime la photo)

Verso92

#5
Janvier 31, 2022, 13:44:48
Citation de: Marcellou le Janvier 31, 2022, 13:43:14
Si s'est calculés, c'est qu'il y a des mesures ? ;)

Ben non...

Marcellou

#6
Janvier 31, 2022, 13:49:51
"Ben non..."

Mes connaissances "scientifiques" remontent à plus de 50 ans... Je ne suis pas ingénieur... Quelques explications seraient bienvenues. Merci ;)
Amateur (qui aime la photo)

Verso92

#7
Janvier 31, 2022, 14:07:50 Dernière édition: Janvier 31, 2022, 14:22:59 par Verso92
Citation de: Marcellou le Janvier 31, 2022, 13:49:51
Mes connaissances "scientifiques" remontent à plus de 50 ans... Je ne suis pas ingénieur... Quelques explications seraient bienvenues. Merci ;)

Pour faire court, les objectifs sont conçus par calcul (aujourd'hui assisté par ordinateur).

On présente en entrée du modèle (l'objectif synthétisé sur ordinateur) des stimuli (sous forme informatique, donc), et on récupère (par calcul/simulation) en sortie les résultats correspondants, les fameuses "courbes calculées", toujours sur ordinateur.

https://www.lesnumeriques.com/photo/la-conception-d-une-optique-de-a-a-z-chez-sigma-pu122461.html


Pour les "courbes mesurées", on dispose sur un banc FTM un objectif réel (prototype, par exemple) et on le mesure.

Marcellou

#8
Janvier 31, 2022, 14:26:33
Merci Verso, cela me parait plus clair. Je me coucherai ce soir moins bête... :D
Amateur (qui aime la photo)

Nikojorj

#9
Janvier 31, 2022, 14:52:44
Citation de: Marcellou le Janvier 31, 2022, 13:43:14
"Nikon ne publie pas des graphiques FTM issus de mesures mais calculés."
Pour saisir la différence entre les deux, vous pouvez comparer les graphes théoriques de https://imaging.nikon.com/lineup/lens/f-mount/#single-focal avec les mesures de https://www.lensrentals.com/blog/2019/04/just-mtf-charts-nikon-prime-lenses/

Exemple pour l'AF-S 20/1.8 G ED, selon les organisateurs :

(courbes 10lp/mm en rouge et 30lp/mm en bleu)

et selon la police :

(courbes 10lp/mm en rouge et 30lp/mm en vert)

Tonton-Bruno

#10
Janvier 31, 2022, 15:01:17
Pas facile à comparer !
Les lignes pleines et pointillées sont interverties. Il ne faut regarder que les lignes rouges et les lignes vertes pour la comparaison.

Nikojorj

#11
Janvier 31, 2022, 15:08:07
Oui, c'est à des petits détails comme ça qu'on voit qu'on ne vit pas dans un monde parfait. ;)

Et comme déjà dit sur l'autre fil, l'ensemble des mesures OLAF de LensRentals peut aussi se retrouver sur https://www.the-digital-picture.com/Reviews/MTF.aspx

jenga

#12
Janvier 31, 2022, 15:21:33
Citation de: seba le Janvier 31, 2022, 12:26:03
Fonction parce que, pour un point image donné, cette fonction représente Ci/Cm en fonction de la résolution (résolution en abscisse et Ci/Cm en ordonnée),

Merci pour ces explications, Seba.

Un détail: Je pense que le texte en gras ci-dessus peut induire en erreur. Il est correct par rapport au dessin que tu as placé en-dessous, mais dans les courbes de FTM (comme celles en haut du fil), les abscisses représentent la distance par rapport au centre optique et non la résolution.

jenga

#13
Janvier 31, 2022, 15:22:51
Citation de: seba le Janvier 31, 2022, 12:26:03

Le concept de FTM est utilisé en électronique, en acoustique et en optique.
C'est en effet similaire en électronique, où on parle de fréquences (en Hertz) au lieu de fréquences spatiales (par exemple en lignes par mm) en optique. Le temps joue en traitement de signal électronique un rôle similaire à l'espace en traitement de signal optique

Mais le problème est beaucoup plus compliqué en optique:

-2 dimensions en optique au lieu d'une seule (le temps) en électronique (d'où les courbes en plein et en pointillés)

- et surtout, le système optique n'est pas invariant dans l'espace (si j'observe le même objet placé à deux endroits différents du champ, les deux images ne sont pas identiques), alors que les systèmes électroniques sont en général invariants dans le temps (la sortie de l'ampli pour une entrée donnée est la même, quelle que soit l'instant où je démarre).

C'est pourquoi il suffit d'une courbe pour caractériser un système linéaire électronique, avec l'atténuation en ordonnée et la fréquence en abscisse.

Mais il faut un ensemble de courbes pour caractériser un système optique, car l'atténuation dépend de la fréquence et de la position dans le champ.

Tonton-Bruno

#14
Janvier 31, 2022, 15:30:34
Grâce à Photoshop j'ai fait une version plus facile à comparer, sauf erreur de ma part.

jenga

#15
Janvier 31, 2022, 15:37:43
Citation de: seba le Janvier 31, 2022, 12:26:03
Les spécialistes pourront tenter d'expliquer pourquoi en matière de transmission de signal, pour un signal sinusoïdal seule la modulation varie.
La méthode usuelle est basée sur la décomposition du signal en sinusoïdes pures: toute entrée est une somme de sinusoïdes de fréquences, amplitudes et déphasage adéquats.
Si on connaît la réponse du système (ampli, objectif) pour chaque fréquence, on peut calculer sa réponse à n'importe quelle entrée

Schématiquement: cela revient à décomposer l'entrée en sinusoïdes pures; à appliquer à chacune l'atténuation et le déphasage associés à sa fréquence; à ajouter les résultats pour obtenir le signal de sortie.
(en pratique, les outils comme les transformées de Fourier ou de Laplace réalisent les décompositions/recompositions)

La méthode suppose donc de connaître la réponse du système à des sinusoïdes (une note pure en audio, une mire à bords progressifs en optique) et non à des signaux rectangulaires comme une mire à bords abrupts (les fronts raides contiennent des hautes fréquences qui fausseraient la mesure de contraste)

seba

#16
Janvier 31, 2022, 15:44:05
Citation de: jenga le Janvier 31, 2022, 15:21:33
Un détail: Je pense que le texte en gras ci-dessus peut induire en erreur. Il est correct par rapport au dessin que tu as placé en-dessous, mais dans les courbes de FTM (comme celles en haut du fil), les abscisses représentent la distance par rapport au centre optique et non la résolution.

Le dessin que j'ai représenté en-dessous est la FTM (contraste/résolution), pour un point image donné.
Les courbes de Nikon par exemple montrent le contraste/distance au centre de l'image, pour une résolution donnée.
Mais d'après l'ouvrage que j'ai mentionné dans mon premier message, la FTM c'est la courbe contraste/résolution.

seba

#17
Janvier 31, 2022, 15:45:21
Citation de: jenga le Janvier 31, 2022, 15:37:43
La méthode usuelle est basée sur la décomposition du signal en sinusoïdes pures: toute entrée est une somme de sinusoïdes de fréquences, amplitudes et déphasage adéquats.
Si on connaît la réponse du système (ampli, objectif) pour chaque fréquence, on peut calculer sa réponse à n'importe quelle entrée

Schématiquement: cela revient à décomposer l'entrée en sinusoïdes pures; à appliquer à chacune l'atténuation et le déphasage associés à sa fréquence; à ajouter les résultats pour obtenir le signal de sortie.
(en pratique, les outils comme les transformées de Fourier ou de Laplace réalisent les décompositions/recompositions)

La méthode suppose donc de connaître la réponse du système à des sinusoïdes (une note pure en audio, une mire à bords progressifs en optique) et non à des signaux rectangulaires comme une mire à bords abrupts (les fronts raides contiennent des hautes fréquences qui fausseraient la mesure de contraste)

Merci. Ca me paraît plus clair.

restoc

#18
Janvier 31, 2022, 16:14:27
Bel exercice Seba et bon courage
Pour les objectifs c'est clair.

Seba il ne te reste plus qu'à expliquer ( puisque tu fais référence au fil de légende de la rubrique matos) que pour le photographe ou spectateur ce qui importe c'est la FTM du système complet : objectif, capteur et traitements bord PT , impression.
Et là tu pose la question qui tue:

quelle résolution objectif-capteur ou quelle FTM système dois-je avoir pour générer trés proprement un fichier de barres blanches et noires de 25 Mpix "idéal" ou nécessaire pour reproduire un A3 360 DPI ?

Bon courage d'avance.

PS la méthode la plus utilisée en photo pour évaluer la FTM du système complet ( pas de l'objectif seul encore que ..)  est la méthode de slant edge de Frans van den Berg. Il y a même des logiciels faits pour çà.

Verso92

#19
Janvier 31, 2022, 16:18:08
Citation de: restoc le Janvier 31, 2022, 16:14:27
quelle résolution objectif-capteur ou quelle FTM système dois-je avoir pour générer trés proprement un fichier de barres blanches et noires de 25 Mpix "idéal" ou nécessaire pour reproduire un A3 360 DPI ?

Impossible de répondre à cette question sans connaitre l'algo de dématriçage.

seba

#20
Janvier 31, 2022, 16:57:09 Dernière édition: Janvier 31, 2022, 17:11:36 par seba
Citation de: restoc le Janvier 31, 2022, 16:14:27
Bel exercice Seba et bon courage
Pour les objectifs c'est clair.

Seba il ne te reste plus qu'à expliquer ( puisque tu fais référence au fil de légende de la rubrique matos) que pour le photographe ou spectateur ce qui importe c'est la FTM du système complet : objectif, capteur et traitements bord PT , impression.
Et là tu pose la question qui tue:

quelle résolution objectif-capteur ou quelle FTM système dois-je avoir pour générer trés proprement un fichier de barres blanches et noires de 25 Mpix "idéal" ou nécessaire pour reproduire un A3 360 DPI ?

Bon courage d'avance.

PS la méthode la plus utilisée en photo pour évaluer la FTM du système complet ( pas de l'objectif seul encore que ..)  est la méthode de slant edge de Frans van den Berg. Il y a même des logiciels faits pour çà.

Tout ce que je peux dire, c'est que les FTM des différentes étapes se multiplient (par exemple objectif de prise de vue x film x objectif de projection x papier).
Pour l'étape projection, normalement c'est en lumière incohérente dons a priori pas en lumière dirigée.
Pour ce qui est des traitements, je ne sais pas.

Pour la référence, je ne sais pas de quel fil de légende tu parles. En fait ça fait suite à un fil dans la section "objectifs Nikon".
Je voulais d'ailleurs mettre ce fil dans la même section mais me suis trompé.

seba

#21
Janvier 31, 2022, 17:11:51
...

OldyNikon

#22
Février 01, 2022, 00:10:33
Citation de: seba le Janvier 31, 2022, 16:57:09
(...)
En fait ça fait suite à un fil dans la section "objectifs Nikon".
Je voulais d'ailleurs mettre ce fil dans la même section mais me suis trompé.

[at] seba : bravo. C'est très clair.

Il faudrait effectivement demander à un administrateur de déplacer le fil dans la section "objectifs", et même d'épingler le post#1.

seba

#23
Février 01, 2022, 06:40:32
Par contre je ne m'explique pas pourquoi sur les courbes d'un objectif en test (à droite), les résultats sont parfois meilleurs que sur les courbes calculées.

restoc

#24
Février 01, 2022, 07:52:54
Citation de: seba le Janvier 31, 2022, 16:57:09
Tout ce que je peux dire, c'est que les FTM des différentes étapes se multiplient (par exemple objectif de prise de vue x film x objectif de projection x papier).
Pour l'étape projection, normalement c'est en lumière incohérente dons a priori pas en lumière dirigée.
Pour ce qui est des traitements, je ne sais pas.

Pour la référence, je ne sais pas de quel fil de légende tu parles. En fait ça fait suite à un fil dans la section "objectifs Nikon".
Je voulais d'ailleurs mettre ce fil dans la même section mais me suis trompé.

Ah erreur de ma part donc .
Je pensais que tu parlais du fil de chess. sur la course au pixels dans la rubrique Matos...Un must de légende! J'ai pas tout lu puisque dés le départ les bases sont trés mauvaises.  Donc la discussion part dans tous les sens.

Attention les étapes de FTM d'un système ( physique) ne se multiplient pas au sens arithmètique. Un  mauvais PT ou un capteur sous-défini dans la chaine peut tuer l'information recherchée ( une netteté conforme à MTF 20 ou 30ou 50par ex) en fin de process.  Inversement un trés bon capteur peut aider à "améliorer" le rendu d'une optique un peu molle mais bien résolue.
Dit autrement rien ne sert d'avoir la meilleure FTM sur l'objectif si on massacre tout derrière.

Actuellement aucun dématriceur (seul) du commerce n'est catastrophique en terme de résolution sorti du raw.
DXOprime est par contre vraiment un cran au dessus en produit semi-fini utile: dématriceur+antibruit
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