[Brat Pix]

Bonjour à tous,

J'ai présenté un petit exposé à mes amis du Club Photo de Cachan sur le fonctionnement des capteurs des appareils photos numériques et ses conséquences sur les réglages à recommander. Vous pourrez le lire (et le télécharger) en cliquant sur https://bratpix.wordpress.com/2023/03/12/fonctionnement-du-capteur-de-votre-appareil/.

Vos commentaires éventuels m'intéressent, bien sûr.

[Dan55]

Très intéressant.
Sans rentrer dans un débat trop technique et théorique, l'affirmation selon laquelle la surexposition est plus grave que la sous-exposition, me gène dans cet exposé.
Il est en effet conseillé d'exposer à droite sur l'histogramme. Une surexposition de 1 à 1,3 IL est préconisée, sachant que plus de 50% des informations reçues par le capteur se trouvent dans les très hautes lumières, 8192 nuances par couches RVB dans un capteur de 14 BITS, pour un total de 15872.
On récupère ensuite les informations en post-traitement à partir du fichier RAW.
Par contre sous-exposer est plus gênant, il va y avoir une montée du bruit en éclaircissant en post-traitement.
J'ai pu à maintes reprises vérifier ce principe.
Cordialement.
Dan

[Brat Pix]

Très intéressant.
Sans rentrer dans un débat trop technique et théorique, l'affirmation selon laquelle la surexposition est plus grave que la sous-exposition, me gène dans cet exposé.
Il est en effet conseillé d'exposer à droite sur l'histogramme. Une surexposition de 1 à 1,3 IL est préconisée, sachant que plus de 50% des informations reçues par le capteur se trouvent dans les très hautes lumières, 8192 nuances par couches RVB dans un capteur de 14 BITS, pour un total de 15872.
On récupère ensuite les informations en post-traitement à partir du fichier RAW.
Par contre sous-exposer est plus gênant, il va y avoir une montée du bruit en éclaircissant en post-traitement.
J'ai pu à maintes reprises vérifier ce principe.
Cordialement.
Dan

Merci Dan. Ce que j'entends ici par sur-exposition c'est ce qui se passe quand les photons sont si nombreux qu'ils ne peuvent plus être stockés dans les photosites, de sorte qu'on n'a plus aucune information de détail sur ce qui s'y passe. J'aurais dû être plus précis. Je suis d'accord avec toi que l'exposition à droite conduit elle-aussi à une sur-exposition (moins sévère) qui elle est bénéfique au rapport signal à bruit pourvu qu'on n'aille pas jusqu'à saturer des photosites, ce qui est plus facile à dire qu'à faire. La sous-exposition va quant à elle effectivement détériorer le dit rapport, mais vu la dynamique hallucinante des capteurs modernes, il faut vraiment exagérer pour que ça se sente.

Un point que je trouve fascinant dans tout ça est que l'ouverture et le temps de pose définissent le rapport signal à bruit et que le choix de la sensibilité n'a pratiquement pas d'importance (à condition de ne pas le prendre trop élevé). On peut choisir la sensibilité de base (64 ISO pour un D850, par exemple) et éclaircir l'image si nécessaire en post-traitement

[gazelle]

Bonjour,
étant en vacances, je n'ai fait que survoler le document et il me parait très intéressant. Bi.n que connaissant le principe des capteurs, je suis sur que j'apprendrai encore des choses.
Gazelle

[Brat Pix]

Bonjour,
étant en vacances, je n'ai fait que survoler le document et il me parait très intéressant. Bi.n que connaissant le principe des capteurs, je suis sur que j'apprendrai encore des choses.
Gazelle

Merci Gazelle. j'ai un peu modifié le texte pour tenir compte de la remarque de Dan.

[César D.H.]

Votre exposé résume relativement bien les notions de base d'un capteur numérique, à ceci près que je doute que le capteur du D850 soit de 64 ISO, mais plutôt très probablement à une valeur plus élevée.
C'est une notion plus trouble en photo qu'en video, mais par exemple sur un D5 la sensibilité native n'est pas de 100 ISO, cela est simplement la plage de gain la plus basse appliqué au signal.
Pour qu'un capteur soit également performent en faible luminosité, ont prend une capteur plus sensible et avec diverse traitement analogique et numérique ont transforme le signal afin d'obtenir une image amplifié.

Pour une grande partie des caméra cinéma, la véritable sensibilité native du capteur se situe souvent à 800 ISO.
Pour les appareil de prise de vue vidéo professionnelle, c'est encore plus aseptisé et technique, car ont ne parle même pas d'ISO, mais de réponse en dBu ou d'une valeur de diaphragme celons un gris à 18%, d'un capteur soumis à un éclairage de 1000 lux à 1m. (dans beaucoup de cas ce sont des capteur avec une sensibilité native de 2000 ISO).

Tout ça pour dire que la valeur que vous voyer sur votre boitier, l'ISO, n'est qu'une représentation d'une amplification électronique et numérique, plus simplement appelé gain, et le capteur lui n'a de toute manière qu'une seule réponse sensitométrique, et qui peut se traduire par un rendu de la qualité d'image différent, en fonction de la méthode choisie par les ingénieurs et fabriquant dans l'interprétations des données de ce capteur.

Beaucoup d'appareil photo vont prendre une approche plus linéaire du signal qui va se traduire par une manipulation plus poussée du signal et optimisé la plage dynamique sur une plus grande latitude de gains (ISO), et bien que ISO 100 ou 64 soit celui possédant le plus bas niveau de gain, est donc une image sans bruit de luminance ou de chrominance, ce n'est pas la véritable sensibilité de votre capteur.
Pour faire très simple, la notion même d'ISO à l'heure actuelle n'a pour ainsi dire plus aucun sens ou réalité physique, car si cela étais bien concret en pellicule, ce n'est plus du tout le cas en numérique, ont l'on garde simplement ce standard de façon usuelle, et de manière plus ou moins empirique pour les fabricants.

Si le sujet vous intéresse je vous invite à lire un ouvrage sur la sensitométrie des capteurs numériques, ce que je vient d'énuméré n'est qu'un très gros résumé,
bien à vous.

[Gillesdebda]

Article super intéressant surtout pour un photographe amateur n'ayant jamais fait la moindre étude technique photo.

J'ai quelques questions:
1- Les canaux R, V et B reposent sur la longueur d'onde des rayons lumineux ou est-ce autre chose ?
2- Comment ont été élaborées les matrices de Bayer et celles des capteurs Xtrans ?
3- Quelles sont les différences entre ces 2 types de matrices ?
4- Existe t'il une définition "universelle" de l'ISO 64 ?

Bonne journée.
Gilles

[César D.H.]

Article super intéressant surtout pour un photographe amateur n'ayant jamais fait la moindre étude technique photo.

J'ai quelques questions:
1- Les canaux R, V et B reposent sur la longueur d'onde des rayons lumineux ou est-ce autre chose ?
2- Comment ont été élaborées les matrices de Bayer et celles des capteurs Xtrans ?
3- Quelles sont les différences entre ces 2 types de matrices ?
4- Existe t'il une définition "universelle" de l'ISO 64 ?

Bonne journée.
Gilles

Chaque photosite est recouvert d'un filtre ne laissant passer uniquement le vert, le rouge et le bleu, celons une gamme de longueur d'onde.
La matrice de bayer est née dès la fin des années 70 mais sont application n'est vraiment qu'apparue que durant les années 80 et l'introduction des premières camera broadcast à capteurs CCD.
le Xtrans est encore pire que Bayer, sachant que sur ce dernier c'est donc 50% de l'information du vert et 25% du bleu et du rouge que peut capter le capteur physiquement. Il existe d'autre alternative, notamment la matrice full RGB, ou chaque photosite à trois bande rouge, vert, bleu, qui est la solution choisie pour la fameuse Sony F35, et qui sur le papier peu retranscrire 100% des couleurs. Ou bien encore le Q67, qui prend l'approche d'une matrice avec des filtres toujours carrée, mais tournée à 45°, et donc permet de superposé plus de filtre par dessus le même photosite, et de mieux distribuer les couleurs, ce qui permet d'obtenir 100% du vert et 2/3 (ou 67%) du rouge et du bleu, cette solution à quand à elle été mise en oeuvre sur la Sony F65.

Cependant avec le perfectionnement des technologies et du traitement numérique du signal, le bayer est devenu la seule matrice viable à l'heure actuelle, et donne malgré tout de bon résultat.

Pour votre dernière question, comme je l'ai évoqué dans mon post précédent, la notion d'ISO n'a plus vraiment de sens en numérique.
Pour la pellicule c'est une valeur universelle et absolue d'une réponse au sels d'argent et celons une température et un processus de développement standard.
En numérique cela ne représente uniquement un gain analogique/numérique, et bien que les fabricants colle le niveau d'exposition à la sensibilité que cela représentais, dans la réalité il n'y à aucun analogue, il suivent juste la règle, mais la manière de l'obtenir n'a rien à voir.

[Gillesdebda]

Merci pour le retour.

Concernant l’ISO 64, je pensais qu’une définition devait exister afin que tous les fabricants puissent étalonner le capteur et son dispositif d’amplification du signal exactement de la même manière.

Pour résumer, un ISO 64 sur un capteur fabriqué par la société X est-il le même que sur un capteur fabriqué par la société Y ?

Gilles

[Virindi77]

Pour résumer, un ISO 64 sur un capteur fabriqué par la société X est-il le même que sur un capteur fabriqué par la société Y ?

Pas rigoureusement... il y a eu pendant un moment une "affaire" autour des boitiers Fuji qui bruitaient moins que la concurrence... en réalité leur "échelle iso" était un peu décalée par rapport aux autres boitiers donc les gens avaient l'impression que leur Fuji géraient mieux le bruit.
Si la mesure t'incite a exposer plus... forcément tu as moins de bruit.

Autant que possible, exposez à droite sans cramer ce que vous ne voulez pas cramer. D'un point de vue technique y'a pas mieux.
Un histogramme RAW réglerait le problème une fois pour toute mais personne n'est foutu de le faire.

[Gillesdebda]

Le problème de l’histogramme a droite est jusqu’où aller sans cramer …
En tant qu’amateur ne faisant pas beaucoup de photos j’ai toujours du mal à juger et jauger.

[Dan55]

Le problème de l’histogramme a droite est jusqu’où aller sans cramer …
En tant qu’amateur ne faisant pas beaucoup de photos j’ai toujours du mal à juger et jauger.

Et bien si vous n'utilisez la mesure de l'exposition qu'en automatique, réglez déjà le correcteur d'exposition sur +1.
Interprétez aussi l'histogramme.
Bien entendu il faut ensuite traiter les fichier RAW, en diminuant les hautes lumières. 

[Virindi77]

Sur nos boitiers un moyen d'avoir un histogramme à la prise de vue qui va être le moins loin possible de l'histogramme RAW:
- utiliser le picture profile flat
- baisser le contraste au minimum sur le profil
- désactiver le D-Lighting

La photo est très fade au dos du boitier mais ça joue sur l'histogramme visible en temps réel des mirrorless; et aussi sur la mesure le boitier aura moins peur de surexposer. Même en calant l'histogramme du boitier à droite on garde quand même généralement une bonne marge pour pas cramer.

Cas spécifique où il faut faire attention: un détail petit à l'image mais beaucoup plus clair que toute la scène globale. Exemple un oiseau blanc plein soleil avec un arrière plan plutôt sombre. Si on laisse la main au boitier il va cramer. Donc là on baisse manuellement...

Tout ça c'est un coup à prendre, t'essayes et tu t'améliores. On peut dire ce qu'on veut, la maitrise technique de tout ça ça a un impact sur la qualité de l'image finale..

[Brat Pix]

Votre exposé résume relativement bien les notions de base d'un capteur numérique, à ceci près que je doute que le capteur du D850 soit de 64 ISO, mais plutôt très probablement à une valeur plus élevée.
C'est une notion plus trouble en photo qu'en video, mais par exemple sur un D5 la sensibilité native n'est pas de 100 ISO, cela est simplement la plage de gain la plus basse appliqué au signal.
Pour qu'un capteur soit également performent en faible luminosité, ont prend une capteur plus sensible et avec diverse traitement analogique et numérique ont transforme le signal afin d'obtenir une image amplifié.

Pour une grande partie des caméra cinéma, la véritable sensibilité native du capteur se situe souvent à 800 ISO.
Pour les appareil de prise de vue vidéo professionnelle, c'est encore plus aseptisé et technique, car ont ne parle même pas d'ISO, mais de réponse en dBu ou d'une valeur de diaphragme celons un gris à 18%, d'un capteur soumis à un éclairage de 1000 lux à 1m. (dans beaucoup de cas ce sont des capteur avec une sensibilité native de 2000 ISO).

Tout ça pour dire que la valeur que vous voyer sur votre boitier, l'ISO, n'est qu'une représentation d'une amplification électronique et numérique, plus simplement appelé gain, et le capteur lui n'a de toute manière qu'une seule réponse sensitométrique, et qui peut se traduire par un rendu de la qualité d'image différent, en fonction de la méthode choisie par les ingénieurs et fabriquant dans l'interprétations des données de ce capteur.

Beaucoup d'appareil photo vont prendre une approche plus linéaire du signal qui va se traduire par une manipulation plus poussée du signal et optimisé la plage dynamique sur une plus grande latitude de gains (ISO), et bien que ISO 100 ou 64 soit celui possédant le plus bas niveau de gain, est donc une image sans bruit de luminance ou de chrominance, ce n'est pas la véritable sensibilité de votre capteur.
Pour faire très simple, la notion même d'ISO à l'heure actuelle n'a pour ainsi dire plus aucun sens ou réalité physique, car si cela étais bien concret en pellicule, ce n'est plus du tout le cas en numérique, ont l'on garde simplement ce standard de façon usuelle, et de manière plus ou moins empirique pour les fabricants.

Si le sujet vous intéresse je vous invite à lire un ouvrage sur la sensitométrie des capteurs numériques, ce que je vient d'énuméré n'est qu'un très gros résumé,
bien à vous.

Le D850 a officiellement une sensibilité nominale de 64 ISO (comme le D810 avant lui). Voir par exemple https://www.dpreview.com/reviews/nikon-d850/9 pour le fait et ses conséquences. Il peut descendre en dessous cette sensibilité nominale. Changer les ISO ne modifie que le gain et pas le rapport signal à bruit du capteur (tant qu'on ne sature pas les photosites et pourvu qu'on ne soit pas dans un mode automatique où la modification des ISO entraîne un changement de l'ouverture ou du temps de pose). On peut donc dire comme vous que le sens physique que les ISO avaient du temps de l'argentique s'est quelque peu perdu.

[César D.H.]

Je pense que vous avez mal interprétés certaines notions. Comme je l'évoquais plus haut, l'ISO en numérique n'est qu'un gain appliqué au signal. Le ratio signal sur bruit ne change pas, étant donné que le capteur n'a globalement qu'une seule réponse sensitométrique.
Le fait de changer le gain va cependant changer cette perception, car avec un gain négatif le planché du rapport bruit/signal écrase ce dernier et fait disparaitre le bas du signal de l'image. A l'inverse un gain positif amplifie le signal mais également le bruit ambiant et le bruit électronique, ce qui le rendre plus visible.

La ou il y a une différence c'est dans le traitement du signal. Comme je le disais plus haut beaucoup d'appareil photo choisisse une répartition linéaire du signal ce qui permet une meilleur répartition de la plague dynamique mais au détriment de meilleurs performances sur certaines plage de gain (donc de l'ISO choisi).

Il est très peu probable et viable qu'un appareil possède une capteur avec une sensibilité native si basse, car cela serait au détriment des performances dès que l'on pousse un peu en ISO. le capteur du D850 a probablement une sensibilité native de 500 ISO ou un peu plus.

A savoir qu'en plus de la répartition linéaire, il existe globalement deux autres autres méthode de répartition des informations du capteur, la méthode celons une courbe logarithmique ; cela permet d'obtenir une image plus qualitative et bien plus proche du rendu du capteur, mais cela veut également dire que la répartition de plage dynamique change en fonction du gain (ISO) choisi. Un gain négatif, donc une baisse en ISO, vas écrasé le signal et va grandement diminuer les informations dans les hautes lumière, à tel point qu'au plus bas il y a à peine 2 ou trois diaf de plage dynamique au dessus d'un gris 18% correctement exposé.

A l'inverse en poussant le gain ont va poussé le signal, et cela aura pour effet de grandement diminué la plage dynamique dans les basses lumières, qui poussée dans l'extrême possède à peine 2 ou trois 3 diaf, en plus d'un bruit très présent.

L'autre méthode, qui est beaucoup plébiscité par Sony est celle du dual ISO, qui est donc l'équivalent d'une double circuiterie analogique, qui va véritablement rééchantillonnée les données physique du capteur et permettant une double sensibilité native, ce qui permet de délivrer une image au meilleur des capacité du capteur.
A cela peut s'ajouter une répartition linéaire ou logarithmique du signal avec l'ajout d'un gain, ou bien en mode EI (le mode cinéma), l'ISO reste à celui natif et donc ne peut pas être modifié. C'est un peu comme avoir deux émulsions de pellicule dans la caméra, l'une à 500 ISO et l'autre à 2500 ISO (dans le cas de la première Sony Venice).

Si le sujet vous intéresse je vous invite à lire des sujets sur la sensitométrie, vous verrez beaucoup de chose.
Bien à vous.