Capteurs CMOS : The rolling shutter, la nouvelle danse en vogue cet été ?

MAIS PAS DU TOUT! Je n'ai jamais dit que "le temps d'exposition se termine quand commence le temps de lecture"!

Ce que j'ai dit, c'est "que l'exposition du pixel se termine quand la lecture du pixel a lieu"! Mais j'ai aussi dit que l'exposition commence quand le pixel est RESETé, et que ce RESET se fait également séquentiellement, pixel par pixel, et exactement aussi lentement que le cycle de lecture!

Pour la nième fois: temps d'exposition = règlable! Temps de lecture = fixe et donné pour un capteur! C'est uniquement ce temps-là qui pose problème!

Je crois que le problème viens du fait que tu refuse de tenir compte du cycle de RESET! Pour la nième fois: même si le temps de lecture était le plus faramineux qu'il soit possible (1/25ième de seconde pour lire l'entièreté du capteur), chaque photosite pris isolément serait exposé exactement autant que n'importe quel autre, qu'il soit au tout début du capteur, ou tout à la fin! Et son exposition pourrait sans problème être de 1/25ième de secondes (ou moins, selon le temps d'obturation choisi)! Comment est-ce possible d'avoir une exposition de 1/25ième de seconde avec un temps de lecture de capteur de 1/25ième de seconde également? Selon toi, ces temps s'additionnent! Ou tout au moins "le temps d'exposition se termine quand commence le temps de lecture!" C'est archi faux! La lecture d'un pixel se fait toujours pendant que tous les pixels suivants sont toujours en train d'être exposés! La seule chose, c'est que dans le cas d'une expo au 1/25ième, le pixel est RESETé en même temps qu'il est LU! C'est tout!

Je le répète encore une fois: son exposition commence au moment où il est RESETé et se termine lorsqu'il est LU! Etant donné que le cycle de RESET est exactement aussi lent que celui de LECTURE, le temps que prend le capteur pour se lire ne vient en rien affecter le temps d'exposition de chaque photosite!

En mathématique, on pourrait dire ceci:

Soit M1 le moment où le premier photosite est RESETé et M2 le moment où le dernier photosite est RESETé.

(M2-M1) = Tr (temps de reset du capteur)

Soit M3 le moment où le premier photosite est LU et M4 le moment où le dernier photosite est LU.

(M4-M3) = Tl (temps de lecture du capteur)

On sait, parceque c'est une obligation technique, que Tr et Tl sont égaux! On sait en outre que M4-M2 = temps d'exposition du dernier photosite, et M3-M1 = temps d'exposition du permier photosite!

Donc, (M2-M1) = (M4-M3)

Ce qui est équivalent à dire que

M3 - M1 = M4 - M2 ! CQFD!

Bingo: le temps d'exposition du premier photosite est exactement pareil que celui du dernier photosite! Et aucun de ces temps-là n'a strictement RIEN à voir avec le temps de lecture du capteur Tl! Que Tl soit petit ou soit grand ne change strictement RIEN, ni à (M4-M2), ni à (M3-M1)!

C'est ça que tu n'arrives pas à comprendre jusqu'à présent!

Pour la nième fois: le temps d'exposition (shutter speed) se rêgle totallement indépendament du temps de lecture/reset du capteur! Les deux ne sont en rien liés! Il n'y a de contradiction que dans ta tête à toi... désolé mais c'est vrai!

Ca fait des années que je tente par tous les moyens d'expliquer cette évidence... Mais comme je n'ai aucune espèce de crédibilité sur ce forum, peut-être en accorderez-vous à Barry Green?

Voici ce qu'il dit lui-même:

"Skew and other rolling shutter artifacts aren't affected by shutter speed"

CMOS Rolling Shutter

Si même lui le dit, peut-être qu'on a raison? Non?

Je peux trouver d'autres autorités qui disent la même chose. De même que je peux scanner mes cours de Polytechnique si tu veux...

 

cette phrase "but the wobbling effect is equivalent regardless of shutter speed." ne parle pas de la vitesse du rolling shutter, mais de la vitesse du shutter (tout court) de la camera. Malheureusement en anglais les deux s'appellent shutter.
C'est en fait exactement le contraire qu'il dit.
Il explique que les defaults du rolling shutter sont structurel, qu'on ne peut pas les compenser en jouant avec les temps d'expositions (avec le shutter de la camera, c'est a dire 1/25, 1/50, 1/100 etc...)
d'ailleurs il le redit d'une maniere plus claire .
"Higher shutter speeds make it more distinct, and slower shutter speeds mask the wobble under motion blur, but the wobbling effect is equivalent regardless of shutter speed."

 

C'est une blague ou quoi? T'es en train de te foutre de moi? As-tu seulement pris la peine de lire ne serait-ce qu'une seule de mes phrases?

C'est exactement ce que je dis depuis le départ: quelle que soit ta vitesse d'obturation (le "shutter speed"), les effets du skew et du wobble seront identiques! Ils sont intrinsèquement liés à la rapidité du ROLLING-SHUTTER, ou la vitesse de lecture du capteur! Rien d'autre!

La seule donnée qui vient atténuer ces désagréments, c'est la VITESSE de LECTURE du capteur! Et cette VITESSE DE LECTURE, contrairement à ce que tu prétends depuis le départ, n'a STRICTEMENT RIEN A VOIR AVEC le "shutter speed". Elle ne s'y additionne pas! Elle n'est pas "couplée"! Elle est totallement INDEPENDANTE du "SHUTTER SPEED"!

Changer le "shutter speed" n'aura JAMAIS le moindre effet sur le SKEW, le WOBBLE, et les autres désagréments dûs au RS! C'est ce que Barry Green et moi-même (ainsi que d'autres ici) nous nous tuons à tenter de t'expliquer depuis le départ! C'est ce contre quoi tu prétends, depuis le départ, ne PAS être d'accord.

Pour rappel, ta première phrase était celle-ci:

"Donc si ce balayement de l'image est tres rapide, il y a peu de chance qu'une deformation importante se produise, on ne filme pas des formule1 a 300Km'h tous les jours. L'inconvenient d'un shutter rapide, c'est que le temp d'exposition devient plus court, donc l'image plus sombre."

Outre l'évidente confusion que tu fais dans cette phrase entre le temps de lecture d'un capteur et sa vitesse d'obturation (choses qui n'ont rien à voir), tu prétends clairement qu'une vitesse d'obturation plus élevée (temps d'exposition "plus court") viendrait atténuer les désagréments du RS! C'est ARCHI FAUX! Barry Green te l'a expliqué! Jean-Luc te l'a expliqué! Je te l'ai expliqué! Et maintenant, toi, après avoir lu l'article de Barry, tu viens nous dire que non seulement tu le savais depuis le départ ("c'est évident"), mais qu'en plus, j'ai moi, tout compris de travers dans l'article de Barry! Mais t'es vachement gonflé mon gars!

MDR!

 

quand je dis :""Donc si ce balayement de l'image est tres rapide, il y a peu de chance qu'une deformation importante se produise, on ne filme pas des formule1 a 300Km'h tous les jours. L'inconvenient d'un SHUTTER rapide, c'est que le temp d'exposition devient plus court, donc l'image plus sombre"

il faut evidemment lire ROLLING SHUTTER. on ne parle que de ca.
c'est evidemment une erreur de ma part de ne pas preciser, vu qu'il existe aussi un shutter qui n'a rien a voir avec la question de ce topic.

Mais tu est aussi tellement presse d'etaler tes certitudes, qu'il t'es plus facile de t'enerver sur des imprecisions que de demander une clarification. de toute facon ca change rien au sens du post. Le rolling shutter est une fatalite qui ne peut pas se corriger, ni en augmentant le nb de pixel ou la taille du capteur, seulement en le lisant plus vite.

tu te plains "Ca fait des années que je tente par tous les moyens d'expliquer cette évidence..." , mais si la moitie d'une explication bienfaite tient dans l'information , l'autre est dans le ton et l'attitude ..., je crois que tu devrais chercher de ce cote la. Ca t'arrange trop souvent de penser que les autres ont tort pour leur demontrer que tu as raison, quand en fait les gens se sont peut-etre tout simplement mal exprime (ou que tu as mal compris) et qu'il n'en demande pas tant qu'une simple explication.

en appliquant cette remarque a mes propres posts, j'ai d'ailleurs corrige le precedent pour y retirer tout ce qui pourrait susciter une reaction emotionelle, vu que tu as vu la version precedente, tu pourra apprecier la difference.

 

Tu persistes dans l'erreur... et tu t'enfonces même! C'est assez marrant...

Soit! Tu me permet donc de remplacer "Shutter" par "Rolling Shutter" dans ta phrase?

Ca donne ceci:

Je me suis trompé dans la traduction de tes pensées ou pas? Si oui, excuses-moi, mais tente de clarifier tes propos d'une manière plus... claire!

Car autant ta phrase initiale (shutter plus rapide = temps d'exposition plus court) était correcte, autant celle que tu me demande de lire en réalité est ARCHI FAUSSE!!! Le rolling-shutter n'a AUCUN effet sur le temps d'exposition! Un rolling-shutter extrèmement rapide ou extrèmement lent ne change strictement RIEN au temps d'exposition! C'est exactement ce qu'on tente de t'expliquer depuis le départ!

Voilà, on y est! Quand on est à court d'argument, plutôt que de simplement reconnaître qu'on s'est trompé, on préfère attaquer le messager!

Mes "certitudes" comme tu le dis, sont celles de TOUS ceux qui comprennent un tant soit peu ce dont ils parlent! Je t'ai pris l'exemple de Barry, mais il y en a des centaines d'autres! S'il y a bien quelqu'un d'entre nous deux qui joue à étaler ses pseudo-certitudes et sa mauvaise foi, c'est bien toi, me semble-t-il!

 

Bon j'avoue que je ne sais vraiment pas comment expliquer les choses plus clairement! Tout ce que Barry Green exprime est pris pour parole d'Evangile! Il dit que "le temps d'obturation n'a aucun effet sur le Wobble et le Skew". Il ajoute que le "skew et le wobble ne sont causés que par le temps que met le capteur pour être lu"! Ceci revient à dire que le temps de lecture et le temps d'obturation d'un CMOS à RS n'ont strictement rien à voir et sont totallement découplés! Je répète donc exactement la même chose que lui, et ça devient complètement faux! Allez comprendre...

Le Rolling Shutter n'est pourtant pas très complexe à comprendre. Voici une petite vidéo que je viens de trouver sur dailymotion! Peut-être qu'elle permettra enfin de clarifier mes propos...

[ame="http://www.dailymotion.com/user/Apprenti_Chretien/video/xakpvn_cmosrollingshutter_tech"]Dailymotion - CMOS-Rolling-Shutter - une vidéo Hi-Tech et Science@@AMEPARAM@@http://www.dailymotion.com/swf/xakpvn@@AMEPARAM@@xakpvn[/ame]

Tout ce que je dis depuis le départ, c'est que le temps que tous les pixels soient lus (le temps que met le curseur vert pour parcourir tous les pixels) n'a rien à voir avec le temps où ils sont exposés (le temps où il sont coloriés en rouge)!! Le "shutter speed" viendra simplement diminuer ou augmenter le temps où le photosite sera "IDLE" (c'est à dire en bleu). C'est tout! Un shutter à 360° (1/25ième de sec) implique le fait qu'aucun pixel n'arrive en état "idle": y'aurait plus rien en bleu.

Dans l'exemple ci-dessus, comme le temps où ils sont en bleu est égal au temps où ils sont en rouge, on peut en déduire que c'est un rêglage de shutter classique - à 180° - ou 1/50ième de seconde si on prends 25images par secondes.

Les effets désagréables du Rolling-Shutter ne sont dus qu'au SEUL temps que met le capteur pour être lu! S'il pouvait être lu instantanément, on, aurait aucun problème! Ca doit faire la centième fois que je le répète, mais c'est toujours contesté, d'une manière ou d'une autre, par notre ami François!

Est-ce donc si complexe à comprendre?

Peut-être suis-je complètement déformé de par mon métier de prof, mais mes élèves ne semblent pas avoir tant de mal à capter ce que je raconte...

 

Haaaa.. ! il est prof !
Tout s'explique. ma soeur aussi est prof. caractere imbuvable, elle sait tout, elle a raison sur tout, et sa phrase preferree c'est "... mais t'es con ou quoi ?"
super pedagogique quoi....
Pour elle, de toute facon si tu comprends pas, c'est pas grave , c'est parce que t'es nul et elle te fou un 0.

moi je travaille de l'informatique. Si ceux a qui j'explique comprenne pas, c'est bien simple, pas besoin de leur mettre un zero ou de les engeuler , simplement .... ca marche pas. Et si des fois il y en a un qui te prouve le contraire (ca arrive), et bien on met simplement la doc a jour...
c'est sur, c'est moins valorisant pour l'ego, mais l'ambiance est vachement plus sympa....

 

Oui enfin bon... Tous les profs ne sont pas forcément comme ta soeur non plus! Approcher la réalité avec des stéréoptypes, c'est faire preuve de beaucoup de naïveté et de paresse!

Moi, mes élèves, ce sont mes clients! Donc, excuses-moi, mais si j'avais cette attitude que tu soupçonnes, je n'aurais plus beaucoup de clients

Non, franchement, nos situations sont nettement plus semblables que tu ne pourrais le croire: moi aussi "je travaille de l'informatique. Si ceux a qui j'explique comprenne pas, c'est bien simple, pas besoin de leur mettre un zero ou de les engeuler , simplement .... ca marche pas. Et si des fois il y en a un qui te prouve le contraire (ca arrive), et bien on met simplement la doc a jour..." Exactement pareil!

Ceci dit, pourrait-on éviter de parler de nous-même, de notre famille ou de nos petits défauts de caractères respectifs?

Je rappelle que le débat porte sur le CMOS à rolling shutter! Tu prétends, du haut de tes certitudes, que le temps de lecture du capteur est en lien direct avec le temps d'exposition -- ce qui entraîne le fait qu'un capteur à Rolling Shutter rapide est donc forcément un capteur qui "expose moins" ses pixesl! Je prétends que tu te trompes et je t'ai expliqué en long et en large pourquoi!

Alors, de deux choses l'une: ou bien tu reconnais que tu t'étais effectivement trompé (fin du débat), ou bien tu me démontre en quoi je me trompes (et avec moi, Barry Green et tous les autres...).

Merci d'avance!

P.S: Jean-Luc, Bertrand, ou n'importe qui d'autre, s'il y en a parmi vous aussi qui pensent que ce que je dis est complètement à côté de la plaque, que je me contredis ou, au contraire, que vous êtes plutôt d'accord avec mes explications, n'hésitez pas à nous le faire savoir! J'ai horreur des débats où il n'y a que deux participants

 

Vous avez dit "Rolling Shuttter " ?!!!

Dur dur ....si c'est ça ..en "boite/soirée jeune " pas eu l'occasion depuis avec l'Ex1 ..
mais c'était sans problèmes avec la Z1 ..!! à vivre .. inexploitable.


Bertrand

 

"...Ben ..quoi ..?!"

giroudf je l'ai été aussi en terminal Math et Physique à Paris ...pour ..payer mes études ..j'avais pas de sous ....mon plus beau cadeau ..deux paquets de Gitanes signés par tous mes élèves .....puis de Thermodynamique à des ingénieurs ( adultes ) à l'ONE ( l'EDF local au Maroc) ..magique ..je me serai pris pour un conteur place Jamaa el Fana ( et Dieu sait que la Thermo c'est pas sexy ..) ..mais bon, du temps ou les élèves se levaient dans le plus grand silence dés que l'on ouvrait la porte ...ça doit être moins drôle maintenant
Bertrand

 

HeHe, pour les strobos.. ca m'etonne pas, c'est pour ca que j'ai garde ma FX1.
En fait je suis assez pragmatique. Si le CMOS c'etait magique ca se saurait depuis longtemps.
Des Cmos avec global shutter ca existe, alors pourquoi on les voits pas.
Et si on pouvait faire un temps de lecture de CMOS en 1mS qui supprimerait le rolling shutter, pourquoi on se tape des appareils a 5000 euros inutilisables des qu'il y a 3 flashes ou un gars qui coure un peu vite.
OK , la theorie est belle, le temps d'exposition d'un CMOS, tu fais ce que tu veux avec.
n'empeche que dans la realite, personne n'y arrive (probleme de bruit, de chauffe etc..) ou ne veut y arriver (ca leur ferait mal de nous vendre des CMOS en 4 ou 5T, alors ils nous refilent des CMOS en 3T).
donc sur 1/50 de seconde maxi (=1 frame = 20msec) , tu dois lire 2 millions de pixels (minimum ) , permettre que chacun voie un peu la lumiere, et aussi qu'il refroidisse.
Donc tout ce que tu fais qui ne soit pas simplement capturer de la lumiere, se fait au detriment de cette operation. donc moins de lumiere.
Sachant qu'un appareil photo peut monter avec un shutter au 2000em facile et encore faire une photo valable, alors qu'une camera, au 100em faut deja beaucoup de lumiere pour y voir encore qque chose, mais que l'un fait un rolling shutter d'enfer et l'autre quasi pas, on peut en tirer une relation de cause a effet.
C'est ou la sensibilite ou moins de rolling shutter. pourquoi exactement je sais pas, mais si c'etait si simple a corriger ce serait fait depuis longtemps.

 

Je diffère de Arkham par …
- la terminologie, ce qu'il nomme "temps ou durée d' exposition" est pour moi le "temps - ou durée - d' intégration", mais … ça ne change rien au fait que
1- c'est ça le "shutter speed" qui est un paramètre variable de l' exposition
2- c'est différent de ce qu'il nomme le "temps de lecture": durée pendant laquelle toutes les charges créées pendant l' intégration sont transféres.
Pour un capteur CCD, le "temps d' intégration" est simultané pour toutes les photodiodes ( pixels ).
Pour un capteur CMOS, si le temps d'intégration ( shutter speed ) est le même pour toutes les photodiodes, il n'est simultané que pour une ou quelques rangées horizontales de "pixels" et pour exposer les rangées concernées du bas vers le haut (si image capteur inversée par l' optique), il faut un "certain temps" invariable et supérieur au temps d' intégration qui implique l'effet Roller Shutter…

Sans que, moi, j'en ai la certitude, ce "certain temps" peut, comme Arkham le répercute, coïncider avec celui du transfert des charges. ( Ce transfert des charges prend aussi un "certain temps" avec un CCD, mais l' intégration ou l'exposition de tous les pixels y est simultanée.)

On sait aussi que, personnellement, qu' à part certaines conditions de tournage "agitées", je ne considère pas l'effet "Roller Shutter" comme un état de catastrophe permanent et que, si je comprends bien l' effet "skew" simple ou multi-directionnel, je pense que l' effet "jello" n' a pas que le Roller Shutter comme cause…
J'oublie l' effet "flash" démontré par le clip transmis par Bertrand, mais, mais, il faut remarquer qu'en l' occurrence l' éclairage du spectacle semble totalement absent. Vraisemblablement la quantité de photographes flasheurs a déboussolé le réglage d' exposition du camescope …

nb : il m' arrive aussi de critiquer négativement les profs ( surtout ceux qui m'ont tapé sur les doigts pour l' orthographe et les tournures … locales…) mais, il faut reconnaître que la plupart ont le mérite d' amener leurs élèves ou étudiants à un niveau supérieur au leur … Faut dire aussi, qu' avec moi, ils n'ont pas eu tellement de réussite !

 

Ca c'est clair!

Pour des raisons de coût et de moindres performances! Le capteur d'un 5DMKII fait de nombreux heureux malgré son RS désastreux! Alors, pourquoi Canon risquerait-il de s'aliéner une immense partie de ses clients (les photographes) en sortant un 5DMKIII dôté d'un capteur nettement moins performant (moins sensible, moins de dynamique) mais en global shutter?

Enfin, dire qu'on ne les voit pas, c'est pas tout-à-fait vrai: la Weisscam (2500Euros par jour, sans l'opérateur) a un CMOS en global shutter! Pour ses applications scientifiques, c'était un prérequis incontournable! Mais ils ont les moyens... et leur capteur est très loin d'approcher la sensibilité d'un 5DMKII...

Tout d'abord, comme je l'avais déjà souligné auparavant (sur base de ce que Jim nous avait appris à l'IBC) le temps de lecture d'un CMOS à RS se mesure en micro-secondes, non pas en milli-secondes. Y'a un facteur 1000 de différence, comme tu le sais... (erratum: il y a visiblement erreur sur les unités: ce ne sont pas des micro-secondes! Seul l'ordre de grandeur reste valable!)

En outre, je rappelle que la Scarlet FF35 aura un RS à 4 microsecondes! Qui dit mieux? Pas l'argentique en tout cas...

En, argentique, les flashs non synchronisés posent aussi problème...

Là, c'est moi qui ne te comprends plus: c'est quoi un CMOS en 4T?

Et c'est reparti! Désolé d'insister, mais:

1) Les capteurs à RS les plus lents n'atteignent pas les 100 micro-secondes pour être lus. 1/10.000 ième de seconde quoi! Le temps de lecture d'un CMOS, même le plus lent du monde, est donc ridicule par rapport au temps d'exposition des cellules.

2) De toute façon, ces deux temps sont découplés et n'ont rien à voir! Même dans le cas hypothétique où le temps de lecture du CMOS prendrait un temps gigantesque de 1/25ième de secondes, tu aurais toujours autant de temps que tu veux pour exposer tes pixels! Pour la 20.698.436 ième fois: TEMPS DE LECTURE D'UN CMOS N'A RIEN A VOIR AVEC LE TEMPS D'EXPOSITION DE CHACUN DE SES PHOTOSITES! Regarde le vidéo que j'ai posté plus haut, et tu comprendras tout de suite pourquoi! Je suis certain que tu finiras par en rire tellement c'est évidentissime!

Non! Non! Non! Et Non! Relis mes explications un peu plus attentivement et/ou regarde simplement la vidéo postée plus haut et tu comprendras pourquoi cette phrase est une sottise absolue!

Jean-Luc, Bertrand, si vous arrivez à expliquer la chose plus clairement que moi, n'hésitez pas! Moi, je commence à désespèrer...

 

un cmos est une memoire. chaque element comporte au minimum 3 transitors.
evidemment si on veut un cmos plus performant il faut plus de transistors (entre autre un cmos a global shutter demande un transistor supplementaire pour garder l'etat). parfois on ajoute aussi un transitor pour limiter le bruit.
donc on trouve des CMOS a 3, 4, 5 6 transistors.
Evidemment chaque transistor supplementaire est un element non-sensible a la lumiere, il utilise donc une place sur le silicium au detriment de la surface photosensible.
cmos 3t


cmos 4t qui "imite" le comportement d'un CCD, d'ou une meilleure qualite de signal


on a aussi des techniques de partage de transistors, qui permettent d'avoir par expl
4T4S , ce qui donne une moyenne de 1.75 transistor par pixel.
du coup on a plus vraiment acces au pixel pour certaines fonctions (comme le reset) , mais seulement a des groupes de pixels.

 

Merci Guy-Jacques de venir expliquer avec d'autres mots ce que je n'arrive visiblement pas à expliquer!

Juste quelques petites remarques.

1) Quand tu dis:

Je dirais plutôt: Pour un CCD, l'intégration (ou l'exposition dans mon language à moi) débute simultanément pour toutes les photodiodes. Un "temps simultané", je ne sais pas ce que ça veut dire...

2) Quand tu dis:

Puis-je me permettre de te dire que je n'ai rien compris à cette phrase? C'est quoi un "temps simultané"? Il faut "un certain temps" pour quoi?

3) Quand tu dis:

Ce qui est certain, c'est que le temps de lecture (qui est synonyme, en électronique, de "transfert de charges") est identique au temps de "remise à zéro" des photosites (RESET).

Pour le reste, cette opération est totallement découplée du "temps d'intégration" (ou temps d'exposition, ou encore "shutter speed"). On pourrait, en théorie, avoir un temps de transfert de charges très très lent (qui prendrait 1/25ième de sec, c'est à dire tout le temps possible pour une cadence de 25images par secondes) et malgré tout avoir une exposition très longue (également de 1/25ième de sec) ou très courte (par exemple de 1/1000ième de secondes): il suffirait de LIRE (ou transférer la valeur du) photosite (1/25ième de sec) 1/1000ième de secondes après l'avoir réactivé "RESET") C'est tout! Bien entendu, dans le cas du 1/1000ième de sec, cela implique le fait qu'on aurait déjà lu certaines valeurs de photosites avant même que tous les photosites ne soient activés (c'est ridicule), mais avec un RS aussi lent que celui-là (c'est un cas théorique!!), impossible de faire autrement!

Est-ce enfin clair? Je crains que non...