Twitter iPhone pliant OnePlus 11 PS5 Disney+ Orange Livebox Windows 11

D3 versus E30

33 réponses
Avatar
Charles VASSALLO
Bonjour à tous

Pour meubler mon temps libre de retraité, je me suis livré à un peu de
physique amusante avec mon Olympus E-30 et le Nikon D-3 d'un copain :
j'ai fait des relevés de dynamique. Ma curiosité est partie de la
lecture de dpreview qui crédite tous les boitiers récents (Nikon, Canon,
Olympus,etc...) de la même dynamique autour de 8,5 EV.

[In petto : La définition de la dynamique selon dpreview n'étant pas des
plus limpides, ça permet d'accumuler une foultitude de courbes
ésotériques dans les reviews. Ça fait sérieux, mais quand on arrive
finalement à dire que tous les boitiers arrivent à la même performance,
on ne vexe personne]

Bref, j'ai mis mon nez dans la marmite et j'ai relevé la chose moi-même
avec la méthode du pauvre, c.à.d prendre une série de photos d'une
feuille blanche en faisant varier le temps de pose sur une dizaine d'EV
(cf http://www.pixelvalley.com/dossiers/plage-dynamique.php). Ma seule
originalité est que je suis allé relever le signal brut enregistré dans
le fichier raw, grâce au logiciel RawAnalyser
(http://www.cryptobola.com/PhotoBola/RawnalyzeDownload.shtm ). Ça permet
de relever à la fois le signal détecté et le bruit.

La figure http://cjoint.com/data/jhmbDOtvla.htm permet de comparer le
D3 à 200 ISO et le E30 à 100 ISO ; les courbes de signal sont en haut,
celles du bruit en bas. On voit que pour créditer le E30 d'une
dynamique de 9 EV, il faut démarrer d'un rapport signal/bruit d'à peine
1 EV. Bon, c'est acceptable ; ça correspond à ce que Imatest
(http://www.imatest.com/guides/modules/stepchart#dynamic ) appelle
dynamique totale. Si on préfère démarre de S/B = 2 EV (dynamique de
qualité moyenne pour Imatest), on n'a plus que 8 EV pour le E-30. De
son côté, le D3 peut prétendre à 9,5 EV en qualité moyenne et à
quasiment 10 en dynamique totale.

Je me doutais bien que le D3 était très performant et le E-30 pas tant
que ça, et je me ferai une raison : c'est avec un E30 que je travaille
et le D3 est décidément trop lourd pour mes articulations défraichies.
Sans compter l'embonpoint réduit de mon cochonnet...

Mais la figure montre d'autres points curieux. Quand je parlais de
physique amusante...
(i) D'abord, du côté des hautes lumières, les deux boitiers arrivent
quasiment au même rapport S/B. Bon, pourquoi pas ? En principe, le bruit
devrait alors être un pur bruit de photons, et, si le capteur du D3 est
4 fois plus grand, il contient 2 fois plus de pixels et on le fait
bosser à 200 ISO au lieu de 100 : que tout ça s'égalise, ça paraît normal.

(ii) Ce qui est beaucoup plus curieux est que le bruit du D3 va
descendre beaucoup plus vite que le bruit de photons, et qu'ainsi le D3
va prendre un avantage de plus en plus marqué au fur et à mesure qu'on
diminuera la lumière.

Ça me conduit à lancer deux questions, pour lesquelles je serais ravi
d'avoir des explications, si possible pas trop fatigantes à suivre
— pourquoi le bruit de fond des gros capteurs (en lumière très faible)
est-il si faible (ici, 2 EV de mieux que le capteur 4/3) ?
— comment le bruit peut-il varier plus vite avec l'éclairement que le
bruit de photons ? Ce comportement bizarre est encore plus marqué avec
le D3 à 100 ISO (cf http://cjoint.com/data/jhmcn3ziRC.htm )

Charles

10 réponses

1 2 3 4
Avatar
Charles VASSALLO
Bour-Brown wrote:
Jean-Claude Ghislain a écrit
( news:h867a3$b1b$ )

Faut aussi voir avec le bruit, mais là je fais des tests rudimentaires.



Pour être franc je ne comprends pas trop ce que cela mesure. On va dire une
limite d'allumage et d'extinction, mais une dynamique d'image j'ai un gros
doute.

Imaginons que sur la même feuille il y ait un texte assez serré et qu'on
passe toutes les prises de vue à la moulinette d'un OCR. Tant que les
textes
sont correctement lus, on est dans le cadre d'une image normale. Dès que la
lecture se dégrade, c'est qu'on est en train de sortir du domaine
d'exploitation. La dynamique, pour moi, c'est cette plage-là.

Parce que la mesure du bruit, je n'y crois pas une seconde. Y a qu'à
regarder les courbes ou lire les analyses pour comprendre que c'est quelque
chose qui, en fonction des circonstances, peut être complètement bidouillé.



Homme de peu de foi !

Tout se ramène à des S/B. J'imagine que ton OCR ne fonctionnera que pour
un S/B suffisamment grand. La dynamique se limite d'un côté par un S/B
minimum et de l'autre par la saturation du capteur ou du convertiseur A/D.

C'est pourquoi les gens sérieux indiquent pour quel S/B ils donnent des
chiffres de dynamique. Imatest c'est du sérieux, et ils donnent 3
chiffres, pour S/B > 2, 4 et 8. Moi aussi suis très sérieux, naturlich,
je dis simplement qu'on peux faire la mesure sans équipement spécial
(c.à.d. sans la gamme de gris sur 10 ou 20 EV qui coûte la peau des
fesses). Il y a aussi des gens moins sérieux ; à chacun de faire le tri,
comme toujours. Séparer le bon grain de l'ivraie : encore une question
de foi.

Charles
Avatar
Bour-Brown
Charles VASSALLO a écrit
( news:4aa78515$0$12656$ )


Tout se ramène à des S/B.



Je ne vois pas bien le signal que tu mesures, c'est pour ça. Une feuille
blanche, en terme de signal, euh...

De plus je ne vois pas bien le bruit que tu mesures non plus. Par exemple tu
dis faire varier les temps de poses mais tu ne les donnes pas. Or en dehors
de toute autre considération le bruit est dépendant du temps de pose, sans
compter que le lien donné par Fred est parfaitement explicite, au delà de
1 s le D3 fait un lissage.

Comme la température joue aussi un rôle, je me demande dans quelle mesure un
appareil au frais en commençant par les longues poses ne donnera pas des
résultats différents de ceux d'un même appareil plus chaud, près des lampes,
et en faisant les longues poses en fin de séance. Comme tu vois, pas simple,
le bruit.

Et rien que le noir, tiens, quand estime-t-on que le capteur est éteint ?
Quand tous les pixels sont à zéro ? Vu le bruit résiduel, quand plus de la
moitié est à zéro ? Quid alors de la répartition de l'éclairage ?

Bref, pour le moment tu mesures quelque chose, mais la dynamique du capteur,
j'ai un vieux doute.


J'imagine que ton OCR ne fonctionnera que pour un S/B suffisamment grand.



Exactement. Tous les tests similaires que je connais partent de mires
contrastées, et tiennent même compte du contraste. S'il n'y a aucune
contraste, pour moi il n'y a aucun signal.


C'est pourquoi les gens sérieux indiquent pour quel S/B ils donnent des
chiffres de dynamique.



P'têt bien, mais ce n'est pas pour ça que c'est automatiquement sérieux non
plus.
Avatar
Charles VASSALLO
Bour-Brown wrote:
Charles VASSALLO a écrit




Tout se ramène à des S/B.



Je ne vois pas bien le signal que tu mesures, c'est pour ça. Une feuille
blanche, en terme de signal, euh...
De plus je ne vois pas bien le bruit que tu mesures non plus.



Je l'ai dit dans mon premier message : j'analyse directement le fichier
raw avant dématriçage. On prend une petite sélection sur une zone
homogène de l'image ; la moyenne donne le "signal", la déviation
standsrd donne le bruit. J'ai fait ça uniquement sur les pixels verts,
mais on peut aussi voir ce qui se passe en R ou en B (Imatest donne
toujours les trois types de mesure, mais c'est toujours quasiment la
même chose)

Par exemple tu
dis faire varier les temps de poses mais tu ne les donnes pas.



Pour couvrir la gamme des EV indiquée, ça va d'une seconde ou deux au
1/8000.

Or en dehors
de toute autre considération le bruit est dépendant du temps de pose, sans
compter que le lien donné par Fred est parfaitement explicite, au delà de
1 s le D3 fait un lissage.



Les mesures significatives que j'ai faites avec le D3 sont toutes en
dessous ; ce mécanisme ne devrait donc pas jouer. Par ailleurs, les
poses où le bruit de photons est faible sont toujours très brèves

Cela dit, il y a une foule d'effets physiques qui agissent sur le bruit,
mais en physique, quand on étudie quelque chose, on commence par se
bâtir un modèle simple et on regarde si ça colle. Je suis parti d'une
image très basique :
- le signal mesuré est proportionnel à la pose intégrée (énergie captée)
- le bruit se compose d'un bruit de fond indépendant de la lumière reçue
et d'un bruit de photons variant comme la racine carrée du signal

Avec le capteur de l'Oly E30 ça marche épatamment bien. Avec celui du
D3, il y a des bizarreries ; j'en suis là.

Je n'ignore pas complètement que le "bruit de fond" dépend d'une foule
de mécanismes qui dépendent de la température ambiante, et il est
probable qu'on améliorera les choses en travaillant dehors dans le grand
nord. Mais bon, je suis resté chez moi, sous le grand parapluie du
«toutes choses égales d'ailleurs». Il se peut aussi qu'il y ait un
effet thermique (échauffement du capteur) qui augmente le bruit dans les
poses longues... mais ça n'a pas l'air de jouer pour les petits pixels
du E30.

Bref il y a certainement des choses toutes plus compliquées et
ésotériques les unes que les autres qui peuvent entrer en jeu, mais je
n'ai pas envie de m'y plonger, surtout que l'exemple du E30 montre qu'on
peut s'en passer. Donc je raconte ma vie ici et là dans l'espoir qu'un
spécialiste daignera expliquer les choses -- dans un langage
compréhensible (mais ça, c'est pas gagné).

Incidemment, au départ, je me suis lancé là-dedans pour voir si on
pouvait expliquer de manière simple --mais honnête-- pourquoi la montée
en ISO réduisait la dynamique. Dans mon modèle simple(-iste), on devrait
perdre 1 EV chaque fois qu'on double les ISO ; les constructeurs
bidouillent pour que ce ne soit pas aussi triste, mais quand même : pour
ce beau D3, on passe de 9,5 EV à 200 ISO à 5,5 EV à 6400 ISO (pour S/B>4)

charles
Avatar
Jean-Claude Ghislain
"Charles VASSALLO" a écrit :

Donc je raconte ma vie ici et là dans l'espoir qu'un spécialiste
daignera expliquer les choses -- dans un langage compréhensible (mais
ça, c'est pas gagné).



N'étant pas spécialiste de ce domaine, je ne vais pas faire de grande
théorie, mais renvoyer à trois articles que tu connais probablement
déjà :

http://www.galerie-photo.com/sensito-numerique_intro.html

http://www.galerie-photo.com/sensito-numerique.html

http://www.galerie-photo.com/sensito-numerique_pratique.html

--
JCG
Avatar
Charles VASSALLO
Jean-Claude Ghislain wrote:
"Charles VASSALLO" a écrit :

Donc je raconte ma vie ici et là dans l'espoir qu'un spécialiste
daignera expliquer les choses -- dans un langage compréhensible (mais
ça, c'est pas gagné).



N'étant pas spécialiste de ce domaine, je ne vais pas faire de grande
théorie, mais renvoyer à trois articles que tu connais probablement
déjà :



Je connaissais, mais je n'avais pas accroché à la première lecture. La
deuxième n'a rien arrangé ! (merci quand même de ta réponse)

http://www.galerie-photo.com/sensito-numerique_intro.html



Ça ne démarre pas très bien quand je lis
Un photodétecteur silicium [...] a une dynamique de
linéarité l'ordre de 10000. ce qui fait 13 diaphragmes

Bon, m'est avis qu'il faut enlever 3 diaphs (au moins pour le D3, je
viens de regarder). Mais bon, ça fait partie du baratin d'emballage, ça
ne préjuge en rien de ce que l'auteur va raconter par la suite ; il faut
continuer.

http://www.galerie-photo.com/sensito-numerique.html



L'auteur commence par créditer le Canon 1DS MkII d'une dynamique de 6EV:
ce n'est vraiment pas beaucoup. Ne le répétez pas aux zeureux
possesseurs du joujou, ça pourrait leur faire de la peine. Heureusement
il ne dit pas très clairement comment il évalue ce chiffre ; en plus il
l'appelle «delta-E» pour égarer le chaland (NDLR: ça fait savant, mais
ce vocable est réservé à toute autre chose par les colorimétristes)


http://www.galerie-photo.com/sensito-numerique_pratique.html



La conclusion commence par
«Voilà vous avez vu, pas besoin de discours...»
Exactement ce qu'on écrit quand on ne sait pas bien ce qu'il faut dire.
J'ai vu les images, évidemment, mais j'ai bien l'impresssion que je n'ai
pas vu ce qu'il y avait à voir. Un peu de discours n'aurait pas nui.

Bref, je ne suis pas très convaincu de la portée de ces articles.
L'auteur ne pipe pas un mot du bruit. Semble-t-il, tout ce qui
l'intéresse est la régularité des courbes de réponse du signal en
fonction de l'éclairement, pour les différentes combinaisons
ISO+correction de pose. Mon E-30 a des courbes tout aussi régulières,
mais je n'irais pas le comparer au 1DS MkII ! Tout bêtement, on ne peut
pas monter à 6400 ISO ou plus si on ne dispose pas au départ d'une
dizaine de EV de dynamique à 100 ou 200 ISO ; mais il faut parler du
bruit pour comprendre ça.

charles
Avatar
Jean-Claude Ghislain
"Charles VASSALLO" a écrit :

Mon E-30 a des courbes tout aussi régulières, mais je n'irais pas le
comparer au 1DS MkII ! Tout bêtement, on ne peut pas monter à 6400 ISO
ou plus si on ne dispose pas au départ d'une dizaine de EV de
dynamique à 100 ou 200 ISO ; mais il faut parler du bruit pour
comprendre ça.



Il y a aussi DXO Mark qui fait des mesures de dynamique à sa façon.

Le E-30 :
http://www.dxomark.com/index.php/eng/Image-Quality-Database/Olympus/E30

Le D3 :
http://www.dxomark.com/index.php/eng/Image-Quality-Database/Nikon/D3

--
JCG
Avatar
Bour-Brown
Charles VASSALLO a écrit
( news:4aa8c1bd$0$17748$ )

Je l'ai dit dans mon premier message : j'analyse directement le fichier
raw avant dématriçage. On prend une petite sélection sur une zone homogène
de l'image ; la moyenne donne le "signal



Euh... ça ne me plaît pas trop, cette histoire-là.

Avec ta méthode même si tu prends une série de photo dans l'obscurité la
plus complète, tu vas voir ton signal décoller dans les longues poses. Tu
crois vraiment que tu mesures une sensibilité de ton capteur à la lumière ?

Normalement tu devrais faire d'abord une série de mesures à vide, puis la
retirer à ton « signal » en fonction de la durée d'exposition.

En astro ils ont des méthodes précises pour extraire le signal (lumière) du
bruit. S'ils font à la fois des « dark », des « flat » et des « offset » ce
n'est pas pour rien.

D'ailleurs il suffit de lire ce genre de pages pour se rendre compte de la
complexité du problème :
http://www.astrosurf.com/buil/5d/test.htm
Avatar
Charles VASSALLO
Jean-Claude Ghislain wrote:
"Charles VASSALLO" a écrit :

Mon E-30 a des courbes tout aussi régulières, mais je n'irais pas le
comparer au 1DS MkII ! Tout bêtement, on ne peut pas monter à 6400 ISO
ou plus si on ne dispose pas au départ d'une dizaine de EV de
dynamique à 100 ou 200 ISO ; mais il faut parler du bruit pour
comprendre ça.



Il y a aussi DXO Mark qui fait des mesures de dynamique à sa façon.

Le E-30 :
http://www.dxomark.com/index.php/eng/Image-Quality-Database/Olympus/E30

Le D3 :
http://www.dxomark.com/index.php/eng/Image-Quality-Database/Nikon/D3




Très bonne pêche.

Faire démarrer la dynamique à S/B=1 donne des chiffres un peu trop
flatteurs, mais le site définit clairement de quoi on parle, alors c'est
OK. Sinon, j'arrive sensiblement aux mêmes chiffres.

Incidemment, le modèle sur le bruit
http://www.dxomark.com/index.php/eng/Technologies/Noise-characterization/Summary
est le même que le mien (une fois qu'on a enlevé les formules qui ne
servent à rien)

Charles
Avatar
Charles VASSALLO
Bour-Brown wrote:


Je l'ai dit dans mon premier message : j'analyse directement le fichier
raw avant dématriçage. On prend une petite sélection sur une zone
homogène
de l'image ; la moyenne donne le "signal



Euh... ça ne me plaît pas trop, cette histoire-là.
Avec ta méthode même si tu prends une série de photo dans l'obscurité la
plus complète, tu vas voir ton signal décoller dans les longues poses. Tu
crois vraiment que tu mesures une sensibilité de ton capteur à la lumière ?



Mais oui, ce n'est pas plus difficile que ça. Je mesure ainsi le signal
(entaché de bruit), et le bruit lui-même. Ce n'est que si on veut
discuter des différentes contributions au bruit de fond que ça va se
compliquer. Mais il y a là-dedans des choses qui n'intéressent que les
physiciens.

JCG a donné la référence de DXO. Je n'ai pas retrouvé comment ils se
débrouillent (je présume qu'ils font comme Imatest), mais mes chiffres
sont sensiblement équivalents aux leurs : cette méthode bébête, ça marche !


Normalement tu devrais faire d'abord une série de mesures à vide, puis la
retirer à ton « signal » en fonction de la durée d'exposition.



Tu cherches là un bruit d'obscurité. Ça ne m'intéresse pas dans mon
approche globale du bruit -- en fait, ce bruit intéresse peut-être les
astronomes, mais pas le photographe lambda.

D'ailleurs il suffit de lire ce genre de pages pour se rendre compte de la
complexité du problème :
http://www.astrosurf.com/buil/5d/test.htm



Pour ma part, je tiens aux idées simples, surtout quand je vois qu'elles
marchent bien (cf mes essais avec le E-30). Mais j'accorde qu'il
faudrait que je me fasse une religion plus détaillée sur les effets
thermiques, je vais relire ça à tête reposée et je trouverai peut-être
matière à digérer ; je saurais bien distinguer ce qui est important pour
l'amateur de longues poses nocturnes et ce qui l'est pour tout le monde.
De toute façon, Buil est de bonne lecture ; c'est quelqu'un qui écrit
«technique», mais sans esbrouffe inutile.

Charles
Avatar
YouDontNeedToKnowButItsNoëlle
Charles VASSALLO a écrit :
Mais j'accorde qu'il
faudrait que je me fasse une religion plus détaillée sur les effets
thermiques



Faut déjà y aller, mais j'ai eu une fois une apparition spectaculaire du
bruit thermique avec le coolpix4500 : après une demi-heure de
fonctionnement continu, j'en était à épuiser ma seconde batterie et
l'appareil commençait à être nettement chaud au toucher : je suis allée
voir ce que ça donnait et on passait presque sans transition d'une image
avec un bruit normal à une image totalement bruitée, comme si elle était
couverte de pixels morts. Ça n'a pas eu de suite après refroidissement.
Je n'ai pas gardé les images.

Noëlle Adam
1 2 3 4