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Dossier photo numérique Vu 22706 fois

8 commentaires

De la plage dynamique d'un capteur

Nous avons décidé de réaliser ce dossier afin de faire en quelque sorte le point sur les plages dynamiques des appareils photo numériques. Nous avions jusque là entendu de tout et avons enfin pris l'initiative (après le test du Fujifilm S5 Pro) de voir par nous-mêmes où se situe la réalité. Ce dossier a également pour but de nous corriger, car nous avons cru à tort, nos appareils peu capables.

I. La plage dynamique

La plage dynamique est l'étendue des tonalités (du plus sombre au plus clair) perceptibles par un capteur (en photo numérique) en un cliché. Traduction : la plage dynamique représente l'écart maximum entre la zone la plus claire et la plus sombre d'une photo. Évidemment, nous entendons que ces zones doivent contenir de la matière, qu'elles ne correspondent ni à du noir pur (0, 0, 0 en RVB) ni à du blanc pur, "cramé" (255, 255, 255 en RVB).

Nous croyons jusque-là que cette plage dynamique s'étendait sur environ 5 IL (Indice de Luminance, nous comptons aussi en diaphragme, l'écart de lumière étant le même).

II. La mesure de la plage dynamique

Nous venons de mesurer réellement ce qu'il en était sur trois reflex actuels : le Canon EOS 400D, le Sony Alpha 100 et le Pentax K100D. Ces trois appareils photo numériques regroupent les deux grandes technologies de capteurs, CMOS (Canon) et CCD (Sony et Pentax). Nous allons également pouvoir apprécier les différences entre le K100D et l'Alpha 100 qui partagent tous deux un capteur d'origine Sony. Notre méthode de mesure est simple : nous visons une feuille blanche éclairée uniformément, et exposons ensuite, à partir de la valeur d'exposition de la cellule, de -7 à +5 IL par palier d'1 IL. Ainsi nous simulons les zones les plus sombres et les plus claires d'une photo.

Prise de vue de la feuille blanche en mode manuel. Il nous a suffit de multiplier ou de diviser la vitesse d'obturation par deux pour avoir des clichés exposés avec 1 IL d'écart.

Photos tests

Il en résulte que :
- le Canon EOS 400D a une plage dynamique de 6,5 à 7 IL
- le Pentax K100D a une plage dynamique de 7 à 7,5 IL
- le Sony A100 a une plage dynamique de 8 à 8,5 IL.
Le comportement des capteurs par rapport aux conditions lumineuses n'est pas du tout le même. L'Alpha 100 et le K100D ont beau partager le même capteur leur réaction face à la lumière n'est pas du tout la même. Le Sony se distingue par une gestion des hautes lumières très limitée et sur le fait qu'il sature très rapidement les informations. En revanche son gain le plus important et sa démarcation par rapport aux deux autres marques se font dans les basses lumières. En effet, c'est dans ces conditions que le Sony "récupère" un maximum d'informations. A l'inverse le capteur Canon se distingue par une facilité de gestion des hautes lumières. Sa courbe est loin d'être linéaire. Concrètement cela veut dire qu'il n'enregistre pas du tout le même niveau d'information selon la luminosité. Le graphique est bien plus parlant. Nous en tirons qu'outre la technologie du capteur, le traitement d'image produit par le processeur influe beaucoup sur la capacité de nos appareils à gérer les écarts de lumière.

Courbes de réponses des trois reflex.

courbes des trois reflex

Ces courbes représentent la plage dynamique des capteurs des trois reflex cités plus haut. En "0", nous avons la mesure de la lumière produite par la cellule de l'appareil, sans aucune correction, sur une feuille blanche. Les trois appareils ont reçu exactement la même quantité de lumière à repère égal. Nous avons simplement, à partir de cette valeur (mesure de lumière moyenne produite par la cellule) et toujours en visant une feuille blanche, surexposer puis sous exposer jusqu'à ce que le capteur n'enregistre plus de détail (blancs purs, noirs purs). Nous avons photographié en RAW+JPEG, mais ne retiendrons que la courbe issue des images JPEG. Ce choix est motivé pour des raisons de fiabilité d'interprétation. Aucun format RAW n'est visible sans passer par un logiciel de développement mais ce dernier interprète le format RAW. Étant donné qu'il existe beaucoup de logiciels, il en ressort autant d'interprétations de RAW différentes. Le JPEG a au moins l'avantage d'être identique pour tous les utilisateurs d'un même modèle d'appareil photo numérique. Ainsi, nous n'avons retenu que le JPEG vu qu'il correspond à un encodage du boîtier et non à une interprétation d'un logiciel extérieur.

III. L'exposition à droite

Nous savions qu'avec le format RAW, "l'exposition à droite" (comprendre : courbe ou histogramme calés sur les valeurs les plus claires) était conseillée car la plupart des informations sont encodées sur les premières valeurs de luminance. La courbe que nous avons sorti de nos mesures, nous montre très clairement le pourquoi de cette théorie d'exposition à droite. Nous avons, pour plus de clarté, isolé la courbe du Canon EOS 400D.

Encodage des données sur le capteur.

Encodage des données sur le capteur

Nous voyons de façon très significative que 50 % des informations du capteur sont enregistrées sur les deux premiers IL de luminance. Les 50 % restant des informations sont encodées sur les 5 IL de plage dynamique restants dont dispose le capteur. La meilleure qualité est donc atteinte dans les zones claires, le capteur n'enregostrant pas uniformément les informations. Pour les amateurs de retouches, ou pour ceux qui recherchent la qualité, cette notion est très importante. Visuellement, cela se traduit par une courbe qui se caractérise sous la forme d'une tangente dans les basses lumières. Là où l'encodage des informations s'arrête brutalement dans les hautes lumières, il "se perd" dans les basses lumières.

Nous vous invitons à réaliser vous-même les mesures de plage dynamique du capteur équipant votre appareil, ainsi nous pourrons visualiser les évolutions arrivant avec les nouveaux modèles, ainsi que les différences entre certaines marques ou modèles d'appareils photo.

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  • manu12 le 22-08-2008 : ou loin de moi l'idée ou l'expérience de pouvoir t'apprendre quelque chose :rougir ..chui un newbee Msieur .Non j'essayais juste de 'comprendre' pourquoi le JPG était plus adéquat pour la comparaison, à la vue de ce que tu m...
  • ebola le 22-08-2008 : Oui bien entendu le Jpeg est une interprétation de l'image. cependant c'est l'interprétation du boîtier, pas d'un soft après coup.Le coup des profil ICC est une bonne question (à laquelle je ne saurais te répondre) parce que ...
  • manu12 le 21-08-2008 : il y a un truc que je pige pas bien Ebo. tu dis dans le dossier "...nous n'avons retenu que le JPEG vu qu'il correspond à un encodage du boîtier et non à une interprétation d'un logiciel extérieur..." en se basant ...
  • ebola le 27-03-2008 : Ce sont des pourcentage de luminance. Une image convertie en niveau de gris s'exprime en % de noir ou de blanc. je les mesure avec Photoshop, une fois que l'image est passée en niveau de gris.
  • awno38 le 27-03-2008 : ebola :Donc en ordonnée, on a le pourcentage, comme l'indique la valeur des courbes incrit sur le côté droit, mais ça ne doit pas être assez clair...:-D Merci pour la réponse sur les reglages d'IL !Par contre, je ne sais tou...