Vitesse d'obturation en fonction de la vitesse du sujet

Une question au sujet d'une pratique photo ou une question d'ordre plus technique (fonctionnement de l'autofocus, mesure d'exposition...), posez la ici.
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Jessea
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#1 Message Sam 07 Nov 2009 16:20


Dîtes-moi si je rève?
Ayant constaté régulièrement des parties floues dûes aux mouvements de sujets photographiès,par exemple une main ou un pied qui bougent pendant la prise de vue,je me suis livré à un petit calcul dont le résultat m'effare.Je cherche à savoir sous quelle condition de vitesse d'obturation l'image MOBILE du point d'un sujet MOBILE peut dépasser la taille d'un photosite.Je suppose mon appareil fixe,ne suivant pas le sujet et n'étant soumis à aucun tremblement.
Si le sujet à photographier se déplace à la vitesse V,perpendiculairement à l'axe optique,pendant un temps t correspondant à l'inverse de la vitesse d'obturation,il aura parcouru la distance Vt.
Si j'appelle m l'agrandissement(ou,pluĂ´t,le rapetissement) de l'image sur mon capteur,celle-ci aura parcourue une distance Vtm sur le capteur.
Si j'appelle P la taille d'un photosite,je souhaiterais que Vtm<P,donc que t<P/Vm.Raisonnable non?
Passons à une application numérique:
Je choisis de photographier un piéton qui passe(SANS LE SUIVRE AVEC L'OBJECTIF!)à une vitesse commode,disons 3,6 km/h.Comme je ne vais utiliser que des mm et des secondes,cela fait:1000mm/s.Je choisis la taille de photosite sur l'ALPHA900:sur 36mm,il y en a 6000(en fait,6048,mais j'arrondis):d'où P=36/6000=0,006 mm.
Supposons un piéton de 1,7m,si j'obtiens une image sur le capteur de 17mm,l'image est de taille raisonnable par rapport aux 24 mm de hauteur et me donne un agrandissement de 17mm/1,7m soit 1/100(je peux obtenir cela en photgraphiant le sujet qui passe à 10 m,avec 100mm de focale).Donc,maintenant,je dois choisir t,temps d'exposition,pour que t<P/Vm.Et ce dernier terme vaut:0,006/(1000*1/100),soit 0,0006 soit 1/1666 ième de seconde.Ce qui me semble énorme pour un sujet choisi comme peu mobile.Y-a-t'il un problème quelque part?
Alpha 900 + grip + CARL ZEISS 24-70 + SIGMA 180 macro + SIGMA 12-24 + flash SONY HVL-F58AM
Si je dois être réincarné,j'aimerais que ce soit dans une bulle de champagne qui s'échappe du verre d'une jolie femme en lui caressant les lèvres.
J'ai une cartouche T0598 pour EPSON stylus photo R2400 dont je ne me sers pas(livrée avec l'imprimante il y a quelques années):je la donne à qui peut s'en servir.

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#2 Message Sam 07 Nov 2009 16:48


A la première question, il a été répondu : oui.
A la deuxième question, il a été répondu : oui.

Tu as oublié de tenir compte de la taille du tirage. Ton raisonnement n'est valable qu'en visu à 100% ou tirage à la densité mini de la tireuse ou de l'imprimante pour la distance d'observation.
BK : EOS 7D+BG-E7, 10-22, 15-85 IS, 70-200/4L IS, 100-400L IS, Sigma 30/1.4, 580 EX II, PowerShot G5X
KB : EOS D40D+BG-E2, 18-200 IS, 70-300 IS, RX10M3
MK : EOS 80D, 10-18 STM, 15-85 IS, 50/1.8
CK : EOS 700D, 24 pancake, S17-70, T70-300

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#3 Message Sam 07 Nov 2009 16:59


On oublie souvent ce paramètre. Le flou de bougé ou de mouvement n'est pas une valeur absolue. C'est un ordre de grandeur pour une taille d'image donnée à une distance d'observation donnée. Il en va de même pour la profondeur de champ.
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Jessea
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#4 Message Sam 07 Nov 2009 17:09


Oui,je supposais que l'oeil distinguait les différents pixels:si je prends comme pouvoir séparateur de l'oeil 200 points au pouce à 25 cm de distance d'observation,cela me permet donc un tirage dont le grand côté est(pour l'alpha900):(6000/200)*2,54 soit 76 cm.Cela veut dire que si je reste à 1/1666 ième de seconde dans le cas que j'ai cité,je peux agrandir en 50*75 sans distinguer de problème,en observant au plus près possible,c'est à dire à 25 cm.OK?Ce qui est confortable du côté agrandissement,mais l'est moins du côté vitesse d'obturation.
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jr56
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#5 Message Sam 07 Nov 2009 17:12


Par ailleurs, pour respecter l'un des théorèmes de base de l'échantillonage (le capteur avec ses photosites distincts fait un échantillonage spatial), devant le capteur tu as un filtre passe bas dont l'effet est en gros de répartir n'importe quel détail aussi fin soit-il sur au moins deux photosites différents.

Même dans ton calcul, tu peux donc passer de 1 à 2 photosites sur le déplacement admissible sans effet de flou.
SRT101, 9xi, D7, D9, Z3, NEX 5N (+viseur), D5D, Alpha 700, Alpha 900 et pas mal de cailloux qui se montent dessus.
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#6 Message Sam 07 Nov 2009 17:19


Normalement, on considère qu'un tirage est observé à une distance égale à la longueur de sa diagonale. Tu es donc trop près. En t'éloignant à 75cm de distance, tu pourras en gros descendre au 1/500.
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#7 Message Sam 07 Nov 2009 17:21


Donc 1/250 en tenant compte de l'effet du filtre passe-bas. Il reste à quantifier l'effet de la conversion de la matrice de Bayer et là, je suis dépassé.
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#8 Message Sam 07 Nov 2009 17:25


jr56 a écrit :Par ailleurs, pour respecter l'un des théorèmes de base de l'échantillonage (le capteur avec ses photosites distincts fait un échantillonage spatial), devant le capteur tu as un filtre passe bas dont l'effet est en gros de répartir n'importe quel détail aussi fin soit-il sur au moins deux photosites différents.

Même dans ton calcul, tu peux donc passer de 1 à 2 photosites sur le déplacement admissible sans effet de flou.

Je pensais bien que tu allais te manifester.Merci de l'intervention.Le filtre passe-bas met donc à mal l'échantillonnage!Parce qu'au départ du calcul,j'aurais eu tendance à prendre 1/2 largeur de photosite ce qui est plus contraignant:1/3200 ième de seconde pour un piéton!
Bug killer:oui pour l'observation à une distance égale à sa diagonale,mais on finit toujours par mettre le nez dessus par curiosité.
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#9 Message Sam 07 Nov 2009 17:26


J'ai un problème avec ce raisonnement : je ne vois pas pourquoi la taille totale du sujet entrerait en compte dans le calcul. Normalement, quelle que soit la taille du sujet, le résultat devrait être le même. Ce qu'on veut déterminer, c'est la vitesse de déclenchement minimale pour qu'un POINT quelconque du sujet n'apparaisse pas flou, quel que soit le sujet et quelle que soit sa taille...

Bug Killer
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#10 Message Sam 07 Nov 2009 17:36


C'est pour déterminer un rapport de grossissement.
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jr56
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#11 Message Dim 08 Nov 2009 00:46


Oui, sauf si j'ai mal lu le calcul, seul le rapport entre la taille du sujet réel et sa taille sur le capteur entre en ligne de compte.
Jessea a écrit :.Le filtre passe-bas met donc à mal l'échantillonnage!Parce qu'au départ du calcul,j'aurais eu tendance à prendre 1/2 largeur de photosite ce qui est plus contraignant:1/3200 ième de seconde pour un piéton!

"Met Ă  mal"... je ne vois pas trop ce que tu veux dire.

La raison est la suivante: pour qu'un détail apparaisse, il faut que le signal soit différent entre deux photosites successifs. Raisonnons simplement avec des traits noirs et des traits blancs accolés et très serrés. La trame de traits la plus serrée qu'on pourra voir, ce sera quand un noir tombe sur un photosite et le blanc suivant sur le photosite suivant, le noir suivant sur le photosite d'après, etc... Cela signifie bien que la fréquence spatiale la plus élevée que le capteur peut restituer est la fréquence moitié de celle de ses photosites.
Par ex. sur une fréquence de traits double, égale à celle des photosites, un trait blanc va tomber sur un photosite, le noir adjacent entre deux photosites, le (centre du) photosite suivant recevant à nouveau un trait blanc: en théorie, les noirs vont disparaître, et le capteur ne montrera qu'un blanc uniforme. En pratique, comme les photosites sont surmontés de microlentilles jointives qui renvoient tous les rayons lumineux vers un photosite, les blancs et noirs vont se mélanger à parts égales dans chaque photosite, et on aura bien une plage uniforme mais grise.
Bref, si la fréquence dépasse la moitié de celle des photosites, l'échantillonnage va éliminer les détails trop fins, avec ce qu'on appelle un "repliement de spectre" (un détail de la fréquence des photosites est transformé en plage uniforme, c'est à dire ramené à la fréquence zéro..).

C'est pour éviter ce "repliement de spectre", qui se traduit souvent par des moirés (encore plus gênants quand ils sont colorés) que le filtre passe bas étale les "trop fins" détails (ceux dont la dimension est inférieure à la taille de deux photosites) sur deux photosites.

De façon savante, c'est le théorème de Nyquist, qui dit que si on réalise un échantillonnage de fréquence Féch, la fréquence la plus élevée qu'on sait restituer sans erreur est Féch/2. Toute fréquence supérieure est ramenée entre 0 et Féch./2 (replieùment du spectre) et vient donc "brouiller" irrémédiablement le signal "propre" existant avant échantillonnage entre 0 et Féch. /2 (c'est le moiré par ex.).

Pour les audiophiles, l'oreille humaine (quand on est jeune!) entendant les sons jusque vers 20 000 Hz, un son numérisé doit être échantillonné au moins à la fréquence double, soit 40 000 Hertz. Pour diverses raisons, on monte un peu plus haut, le son des CD étant ainsi échantillonné à 44 100 Hz. Si on échantillonnait à 20 000 Hz seulement (soit Féch/2 = 10 000 Hz), un aigu à 13 000 Hz serait replié en fait à 7 000 Hz (symétrique de 13 000 par rapport à 10 000). Et un aigu extrême à 19 500 Hz serait restitué par un beau grave profond de 500 Hz!

Là aussi un filtre passe bas est indispensable vers 22 050 Hz. Sinon des ultrasons (supérieurs à 44 100/2 = 22 050 Hz) seraient ramenée et restitué sous forme de son audible.
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#12 Message Dim 08 Nov 2009 10:12


ok:on réduit le signal utile à la bande passante qu'on va exploiter pour qu'il n' y ait pas de repliement dans la bande d'exploitation.Basique!...
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#13 Message Dim 08 Nov 2009 12:31


AlphaDream a écrit :J'ai un problème avec ce raisonnement : je ne vois pas pourquoi la taille totale du sujet entrerait en compte dans le calcul. Normalement, quelle que soit la taille du sujet, le résultat devrait être le même. Ce qu'on veut déterminer, c'est la vitesse de déclenchement minimale pour qu'un POINT quelconque du sujet n'apparaisse pas flou, quel que soit le sujet et quelle que soit sa taille...

Bug killer a déjà répondu:j'ajouterai que c'est pour utiliser un rapport d'agrandissement qui correspond à un cas concret:un piéton qui passe(ce n'est pas rapide).Si je veux cadrer serré sur le piéton,en restant à la même place,je tourne l'appareil de 90 degrés,j'utilise un 200 mm(le piéton fera alors 34 mm de haut sur le capteur:je le vois en entier),donc je double le rapport d'agrandissement et,bien sûr,il faut que je shoote à 1/3200 ième de seconde environ.Nota:je n'ose pas faire le calcul en macro...
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#14 Message Dim 08 Nov 2009 13:56


Jessea a écrit :ok:on réduit le signal utile à la bande passante qu'on va exploiter pour qu'il n' y ait pas de repliement dans la bande d'exploitation.Basique!...

Oui, si on connait.. (pour qui a étudié cela, il suffit de dure Nyquist sans autre commentaire!).

J'ai expliqué pour la communauté, car on voit souvent des raisonnements qui seraient valables si un seul photosite savait discriminer entre le lumière qui lui arrive sur sa gauche, en son centre et sur sa droite... Non, un photosite il additionne tous les photons qui lui arrivent sur toute sa surface et en déduit une seule information globale, le nombre total (peut lui importe que tous les photons arrivent sur sa droite (blanc) et aucun sur sa moitié gauche (noir). :lol:
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#15 Message Dim 08 Nov 2009 16:34


J'ai trouvé quelque chose d'intéressant sur le site "luminouslandscape",que je vous reporte sans traduction:
The low-pass filter is a curious device. Lenses have much more resolving power than sensors. This excess of signal brings the so-called “aliasing” problems. The sensor receives information that cannot be interpreted, because is unable to reproduce all the details transferred by the lens. The sensor does not know this fact and is confused for which it believes is meaningful signal (the higher the linear resolution –the smaller the pixels– the lower the probability of excess of signal problems in the sensor). The result is a loss in resolution, as well as contrast at high frequencies and strange patterns known as monochromatic “moiré”. Due to this reason, sensor designers put a low-pass filter that cut the high frequency signal, trying to leave untouched as much of the lower frequency signal as possible. The true is that this filter affects the entire signal, and the processor must interpret the filtered signal captured by the sensor and rebuild it. Powerful processors and algorithms do this very well actually. Aliasing problems are resolved, but a loss in detail and contrast is unavoidable. The alternative solution is to take off the low-pass filter, and treat the image with software (internally or externally) only when the excess of signal leads to visible problems. In this way, under normal circumstances, more detail and contrast is preserved, and less internal processing is required. This is the solution preferred by Leica for the Digital Module for R cameras, although the Leica lenses are powerful signal transmitters (so to speak). Mamiya has opted for a middle-way solution: they provide a detachable low-pass filter. You can insert it from the bottom of the camera, or take it off. We used the camera with it off.
(note:je traduirai si quelqu'un en éprouve le besoin)
Ce qui me fait penser que jr56 a raison(ainsi que Bugkiller):il faut prendre 2 fois la largeur d'un photosite.Il y a probablement une transformée de FOURIER bidimensionnelle(ou quelque chose comme ça) de ce que reçoit le capteur,puis,une élimination brutale de toutes les fréquences au-delà de la moitié de la fréquence géomètrique des photosites et reconstruction du signal ensuite,donc, 2 largeurs de photosite est ce qu'il faut prendre pour le calcul,tout au moins pour nos réflexes 35 mm actuels qui semblent tous subir ce lowpass filter.
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#16 Message Dim 08 Nov 2009 17:52


Au fur et à mesure que j'avance sur le site luminouslandscape,je trouve des informations vraiment intéressantes,liées à ma question originelle.Donc,vous pouvez consulter(en français,malgré ce qu'on pourrait croire)le lien suivant:http://www.photo-lovers.org/fmosaic.html.en.C'est définitivement 2 largeurs de photosite qu'il faut prendre pour le calcul.Par ailleurs,comme je ne shoote qu'en raw,quelqu'un saurait-il débrider les alpha900 en virant le filtre passe-bas?
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