capteur CMOS et exposition photographique

[BastienBastien]

Bonjour à vous les électroniciens,
Et bonjour aussi (et surtout ) aux électroniciennes, Au fait, y en a-t-il sur ce forum ?

J'aurai une question, si vous le permettez, sur les capteurs CMOS.
Ma question est relative à la prise de photo.
Dans cet article : http://apprendre-la-photo.fr/exposer...rquoi-comment/
L'auteur explique qu'on peut coder plus d'information dans les hautes lumières (dans la partie la plus à droite du spectre, que dans le reste du spectre).
Pourtant, si on code l'info sur, disons, 14 bits (en RAW), alors il y a autant de combinaisons possibles dans la partie gauche que la partie droite.
Et dans la "petite" bande de fréquence que l'auteur appelle "haute fréquence", il y a moins de combinaisons possible que dans la partie gauche du spectre.
Alors pourquoi devrions-nous nous efforcer de caler l'exposition dans la partie la plus à droite (sans cramer, c'est-à-dire surexposer) ?

Je me dis donc que "la vérité est ailleur". Mais où est-elle ?

Merci,
Bastien
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[JPL]

Je vais supposer pour simplifier que le capteur est monochrome, ce qui est physiquement vrai, mais faux en photo puisque les photosites filtrent respectivement le rouge, le vert et le bleu.
Dans cette hypothèse simplifiée le blanc le plus blanc que le capteur peut coder est 2¹⁴ soit 16384. Pour une lumière plus intense le capteur est saturé.
un blanc deux fois moins lumineux sera 2¹³ soit 8192, etc. car la réponse du capteur est linéaire. Or notre rétine répond de façon approximativement logarithmique et 8192 nous semblera à peine moins lumineux que 16384. Et 2¹² soit 4096 sera perçu comme un blanc moins lumineux plutôt que comme un gris.... Il est donc évident qu'on dispose de beaucoup de bits pour coder des luminosité qui seront perçues comme très claires ou claires par l’œil.

Passons maintenant dans les gris sombres où l'on peut considérer que la réponse de notre œil sera grossièrement linéaire (le bas de la courbe logarithmique). Un gris valant 2⁴ paraîtra très sombre et il n'est séparé du noir que par 4 bits. On voit qu'on ne dispose que de peu de bits pour distinguer les nuances de gris.

Ajoute à cela que cette faible réponse du capteur va être polluée par le bruit numérique du capteur et des circuits de traitement. La situation est donc pire que ce qu'une simple réflexion théorique laisse croire. Bien évidemment la transformation du raw en un format graphique classique (habituellement jpg) corrige la courbe le luminosité pour que le rendu, initialement linéaire, devienne compatible avec ce qu'attend notre œil. Ceci signifie que les hautes luminosités seront compressées, ce qui les lisse encore plus, alors que les zones sombres le seront peu ou pas, mettant en évidence les défauts éventuels.

Conclusion : quand on corrige un cliché sous-exposé on peut certes lui donner une luminosité en apparence normale mais les gris seront peu nuancés. Ceci est accentué par le fait qu'on transforme le raw en jpg sur 8 bits seulement. On constate que s'il y a des plages sombres assez étendues sur un cliché sous-exposé les dégradés montreront des "escaliers" au lieu d'être homogènes. De plus en remontant la luminosité on remonte aussi le bruit numérique qui peut devenir très gênant dans les ombres. Enfin comme le cliché n'est pas monochrome mais trichrome, au bruit de luminance va se superposer un bruit chromatique encore plus inesthétique qui provient du fait que ce bruit se répartit aléatoirement (traduction : irrégulièrement) sur les pixels colorés.

Conseil classique donné par les photographes avertis : toujours "exposer à droite" (de l'histogramme) pour avoir le maximum de nuances dans le cliché, mais en évitant de "cramer" les lumières des zones les plus lumineuses.

[BastienBastien]

Merci JPL !

Réponse très claire (exposée à droite ).
Donc ça vient de notre capteur occulaire.
Je me doutais que la vérité était ailleurs et que je me fourrais le doigt dans l'oeil.

Tu penses que exposer à 1 EV au dessus c'est correct ?
Evidemment avec un shoot en RAW.

Merci,
Bastien

[JPL]

Sur 12 bits 1EV passe généralement sans problème, mais tout dépend du sujet. En ce qui me concerne j'affiche sur l'écran de l'appareil l'image + son histogramme. Un simple coup d’œil permet alors de voir si je dois refaire le cliché en modifiant l'exposition. Le problème est surtout critique sur des sujets très contrastés car les capteurs n'acceptent pas autant de contraste qu'un bon film.

J'ajoute qu'en raisonnant simplement sur le nombre de bits on pourrait croire que les appareils en 14 bits acceptent une gamme de contrastes plus étendue que ceux en 12 bits d'il y a quelques années. Ceci n'est pas évident car le nombre de bits ne reflète pas exactement la gamme de contrastes. Pour rendre les choses plus intuitives si tu compares la réponse du capteur à un saucisson, en 14 bits tu feras des tranches plus fines qu'en 12 bits, mais le saucisson aura peut-être la même taille. Donc le contraste maximum qu'accepte un capteur correspond à la longueur du saucisson, pas au nombre de bits, et cela se mesure en nombre d'EV.

[A voir en vidéo sur Futura]

[BastienBastien]

Hi,

J'ai compris l'histoire du saicisson. Je ne trouve pas la plage dynamique de mon D300s (qui stock les RAW lossless sur 14 bits), mais bon, puisque tu dis que 1 EV devrait passer, je vais partir sur cette base.
Je vais prendre l'habitude de checker l'histogramme après les photos. Je suis en train de me faire des workflows et notes diverses afin de progresser...
Malheureusement, mon D300s ne peut afficher les spectres RVB distincts, mais le général devrait suffir.

Je penserai, évidemment, à modifier l'exposition en post-processing.

Je devine que, notre oeil n'étant pas linéaire, jouer en surexposant puis redécalant vers la gauche, tout cela n'a rien de respectueux pour la vue.
Mais bon, de toute façon, tout ce qui touche à la vue, à la photo, est fort subjectif...

Merci pour tous ces conseils !

[JPL]

L'histogramme général suffit en général parce qu'il est très rare que les plages trop lumineuses soient des plages très colorées donc les décalages à cette extrémité de l'histogramme sont généralement faibles. Le seul cas qui me vient à l'esprit est un sujet globalement sombre avec un ciel bleu tellement lumineux qu'il risque de saturer le capteur. De plus l'histogramme affiché est l'histogramme du jpeg sorti "à l'arrachée" par le processeur du boîtier et non celui du raw. On estime que cela laisse une petite marge de sécurité, mais il est possible que cela dépende des constructeurs et des modèles. Mon 7d (je suis dans l'autre camp ) affiche les 3 histogrammes de couleur et le global, ce qui me permet d'être raisonnablement confiant sur ce que je viens de dire.

Note aussi que tout dépend du type de mesure de luminosité pondéré fait par l'appareil (valeur moyenne, prépondérance centrale, priorité sur le capteur ayant servi pour la mise au point, etc.). Il peut y avoir des écarts de 1 EV entre deux types de mesures sur certaines scènes selon le mode choisi, et selon qu'on est en lumière naturelle ou au flash, ou à un mélange des deux.

[BastienBastien]

l'histogramme affiché est l'histogramme du jpeg sorti "à l'arrachée" par le processeur du boîtier et non celui du raw.

Ah c'est bon à savoir !

Oui effectivement, tu es dans l'autre camp !

Merci d'avoir pris le temps de me répondre.

[BastienBastien]

Hello JPL,

Je viens de découvrir (et tester), que mon boîtier permet de voir les histogrammes Global, R, G, B.
Et aussi les zones cramées : global, R, G, B.
Y'avait qu'à activer l'option...

"L'histogramme général suffit en général parce qu'il est très rare que les plages trop lumineuses soient des plages très colorées donc les décalages à cette extrémité de l'histogramme sont généralement faibles. Le seul cas qui me vient à l'esprit est un sujet globalement sombre avec un ciel bleu tellement lumineux qu'il risque de saturer le capteur."

J'ai lu cette semaine que ça peut arriver particulièrement lors d'un concert, car il y a des lumières artificielles très colorées (rouge par exemple).
Idem en discothèque.

[JPL]

J'ai lu cette semaine que ça peut arriver particulièrement lors d'un concert, car il y a des lumières artificielles très colorées (rouge par exemple).
Idem en discothèque.

Bonne remarque, mais ce n'est pas mon domaine d'utilisation, c'est pourquoi je n'y avait pas pensé. On pourrait ajouter l'illumination de certains monuments.