Dynamique des capteurs ?

[Manus]

Bonjour à tous.

Voilà en lisant des articles sur le D800, il me vienT deux questions :
Comment mesure-t-on (ou plutôt la presse spécialisée et les labos tels DxO Labs) la dynamique des capteurs ? Et est-ce difficile à faire ??

Ces interrogations sont dues à ce que j'ai pu lire dans Réponse Photo et dans Chasseur d'Image :
RP : "La dynamique n'est pas exceptionnelle (10 IL d'après nos mesures), mais reste suffisant." - "Le gain en dynamique est pourtant bien appréciable : selon nos mesures, le capteur offre une dynamique un peu juste par défaut (10 IL), et celle-ci est étendue à 12,5 IL avec le mode HDR"

CI : "[...] la structure Exmor dernier cri permet d'enregistrer en Raw une dynamique de folie (proche de 14 IL) [...]" - "Nous avons mesuré pratiquement 14 IL pour un signal anregistré sur 14 bits, [...]"

DxO Labs : La note en "Landscape (Dynamique Range)" atteint 14,4 Evs

=> Comment ça ce fait que RP mesure un tel écart avec les deux autres ?

[Thomagha]

Petite question de non initié,

Ce qu'on appelle la dynamique d'un capteur c'est bien la distance entre le point le plus clair non cramé et le point le plus sombre non bouché mesuré en terme d'indice de luminance?

[Manus]

J'aurais tendance à dire "oui" mais je ne suispas non plus un très fin connaisseur de tous les aspects techniques (c'est bien pour ça que je pose la question).

[RefleXx]

Petite question de non initié,

Ce qu'on appelle la dynamique d'un capteur c'est bien la distance entre le point le plus clair non cramé et le point le plus sombre non bouché mesuré en terme d'indice de luminance?

Tout à fait!

[ASM]

une piste...

Landscape photography: maximum Dynamic Range

Landscape photographers often carefully compose their images and choose the optimal time to shoot. This type of photography commonly involves mounting the camera on a tripod and using the lowest possible ISO setting to minimize noise, thus maximizing image quality.

Unless there is motion, relatively long shutter speeds are not an issue with a tripod. What is paramount is dynamic range, especially because photographers will often aim for detail in high-contrast settings, juxtaposing bright sky with shadowy foliage, mountains, etc. Ideally, the dynamic range of the camera should be greater than the dynamic range of the scene, otherwise details in shadows are lost or highlights are burned.

Dynamic range falls rapidly with higher ISO settings, as any analog or digital amplification performed will increase the noise in the darker areas, making it harder to distinguish between fine levels of contrast.

Maximum dynamic range is the greatest possible amplitude between light and dark details a given sensor can record, and is expressed in EVs (exposure values) or f-stops, with each increase of 1 EV (or one stop) corresponding to twice the amount of light.

Dynamic range corresponds to the ratio between the highest brightness a camera can capture (saturation) and the lowest brightness it can capture (typically when noise becomes more important than the signal, i.e., a signal-to-noise ratio below 0 dB).

A value of 12 EV is excellent, with differences below 0.5 EV usually not noticeable.

This scale is open, as incoming light is not a bounded quantity.

[ASM]

=> Comment ça ce fait que RP mesure un tel écart avec les deux autres ?

Visiblement pas le même analyseur utilisé.

CI et DXO utilise "DXO analyser" je crois.

[Thomagha]

Ok, donc si on en croit la citation de DxO c'est un peu plus complexe que ca car la question du bruit en BL rentrerait en ligne de compte.

Du coup le test de dynamique est certainement plus qu'une simple photo d'un dégradé de gris allant du blanc au noir.

[Manus]

Oui mais un écart de 4 IL ça parait beaucoup, non ?!
Et même en HDR RP mesure une dynamique plus basse que CI et DxO en "normal"

(et en passant, CI est très élogieux concernant le capteur Sony )

[ASM]

(et en passant, CI est très élogieux concernant le capteur Sony )

Mais avec le chipset Nikon. Donc pas sur que le capteur fasse tout. Cf A900 vs D3X.

[Manus]

Je suis entièrement d'accord, mais pour atteindre le top niveau la base ne doit quand même pas être trop merdique.

[ASM]

oui bien sûr. Ce que je voulais dire c'est qu'on risque de ne pas avoir la même qualité sur nos boitiers (peut-être meilleure, qui sait??? )

[jr56]

Pour CI en tt cas, la mesure se fait en traçant la courbe sensitométrisue du capteur (ou de la pellicule), c'est à dire la courbe qui fait la relation entre l'éclairement physique de la scène et la valeur des pixels sur le capteur.

Normalement cette courbe est assez linéaire (une droite, donc relation disons proportionnelle pour simplifier entre éclairement et intensité des pixels), sauf aux basses lumières et hautes lumières où elle s'arrondit plus ou moins rapidement avant de devenir horizontale (horizontale = les pixels sont à 0 quand c'est trop sombre et ne diminuent plus même quand la lumière réelle diminue encore, et en HL, pixel à valeur max., blanc brulé, ne montent plus plus haut même si l'intensité de la lumière augmente encore.).

C'est la porogressivité, douceur, de ces épaulements arrondis qui conditionne la finesse de restitution des fins détails dans les THL et TBL. En modifiant aussi la pente moyenne de la courbe (ce qui schématiquement modifie le contraste global des valeurs moyennes), on peut "laisser un peu plus de place" aux restitions des BL et/ou HL.
C'est aussi en triturant ainsi la courbe sensitométrique (qui souvent n'est plus vraiment linéaire alors dans sa partie moyenne) qu'on peut gagner ou perdre en dynamique (idem pour modifier la "sensibilité" du capteur, sa définition en numérique étant en fait également dépendante pour partie de la forme de la courbe). C'est comme cela qu'agissent d'ailleurs les modes favorisant les HL ou BL quand l'option existe sur le boitier (et par ex. les modes DRO chez KM-Sony). Effectivement certains autres traitements des BL ou HL (anti-bruit) peuvent aussi avoir une influence.

Il suffit de regarder les différentes courbes sensito juxtaposées dans les tests de chaseur d'images, et les commentaires associés, pour voir comment cela joue (plus diur à expliquer par du texte).
Pour DxO, je ne me suis jamais penché sur leur protocole de mesure.

Ensuite d'une méthode de mesure à l'autre, d'un matériel de mesure à l'autre, il y a une dispersion ce qui explique les résultats variés (comme souvent, ce qui est le plus significatif, c'est de comparer les résultats de plusieurs capteurs faits avec la même méthode et le même mlatériel).

Quand la dynamique devient élevée, il y a aussi le nombre de bits de codage qui importe: je viens de lire que les 14 IL du D800 ne seraient atteints qu'en 14 bits et âs en 12 bits

Comme le dit aussi le texte de DxO au-dessus, monter les iso au-dessus de la sensibilité native du capteur fait perdre de la dynamique: normal, puisque cela revient à sous-exposer le capteur, puis à amplifier le signal sortant du capteur: En théorie, chaque fois qu'on double la sensibilité sur un boitier numérique, on sous-expose d'un IL de plus, donc on perd un IL de dynamique (puisqu'on sous-utilise le capteur en ne profitant pas de toute la dynamique des photosites). Pas trop sensible, car en pratique on ne pousse les iso que quand la lumière de la scène est faible, et donc a elle même a une dynamique (écart entre les valeurs extrêmes d'éclairement) réduite.

[Manus]

Merci beaucoup à toi, je pense avoir presque tout compris ce que tu expliques !

Quand la dynamique devient élevée, il y a aussi le nombre de bits de codage qui importe: je viens de lire que les 14 IL du D800 ne seraient atteints qu'en 14 bits et âs en 12 bits

Ca voudrait dire que si on arrivait à coder en 32 bits, ou 64, comme sur un ordi on ferait exploser la dynamique du fait du plus grand nombre de possibilité de codage ?

Pas trop sensible, car en pratique on ne pousse les iso que quand la lumière de la scène est faible, et donc a elle même a une dynamique (écart entre les valeurs extrêmes d'éclairement) réduite.

Là par contre je n'ai pas compris...

[Thomagha]

@ jr56: super explication, je comprend mieux maintenant.

Petite question de debutant encore Comment fait t'on pour passer de 8bits a plus? Sachant que je travail toujours en 8bits, je suis sous XP, j'utilise CameraRAW pour developper les RAWs de mon A700.

[ASM]

Ca voudrait dire que si on arrivait à coder en 32 bits, ou 64, comme sur un ordi on ferait exploser la dynamique du fait du plus grand nombre de possibilité de codage ?

L'encodage est un facteur limitant. Mais à l'avenir les RAW risque de passer à un encodage élevé pour palier l'évolution impressionnante des capteurs (merci Sony?)

C'est peut-être la différence observée entre le D3X et l'A900 (les raw Sony sont en 12bit je crois)

Bientôt, nos capteur feront du HDR natif.

[ASM]

Comment fait t'on pour passer de 8bits a plus? Sachant que je travail toujours en 8bits, je suis sous XP, j'utilise CameraRAW pour developper les RAWs de mon A700.

Tu ne dépasseras pas les 16bits/couche en principe.

Avec ACR :

Capture.JPG