a propos de la dynamique

Bonjour Alice,
un petit hors sujet pour dire que la dynamique de l'image est limitée par l'excursion video normalisée de 0 à 100 IRE et non par un type ou taille de capteur. Les camescopes pro ou haut de gamme élargissent artificiellement la dynamique utilisable par un traitement electronique sophistiqué, ce qui n'est pas le cas dans les bas de gamme.
Les capteurs CCD, et encore plus les CMos, ont une dynamique propre bien supérieure aux contraintes du flux video.

A+

 

La dynamique n'est-elle pas plutôt limitée par le niveau de bruit vers le noir par rapport au blanc max pour donner un signal exploitable ? Que viennent faire les IRE qui sont seulement des indications en pourcentage de tension et non pas en densité d'échantillonnage ?
http://www.rennes.supelec.fr/ren/perso/jweiss/tv/signal/tv_opt1.html

 

??
un signal video analogique ou numérique évolue toujours entre 0 ou 7 IRE et 100 à 110 IRE

Le pas, en numérique, va dépendre de la quantification choisie, 8, 10 ou 12 bits.

Pour un systeme à 8 bits linéaire, comme le DV ou le HDV, le pas minimum de la luminance sera d'environ 0.4 IRE.

La zone d'exposition idéale étant entre 70 et 80 IRE, il nous reste 20 IRE pour rendre les hautes lumieres. D'où la mise au point, il y a tres longtemps, du KNEE qui modifie le contraste dans ces hautes lumiere afin d'étendre artificiellement la latitude d'exposition. Depuis, le systeme s'est largement perfectionné (pre-Knee, knee multiples) avec des parametres à n'en plus finir, des reglages plus ou moins automatiques (DCC, DDC+, dynalatitude, etc).
Plus recemment le meme procédé a été appliqué dans les noirs (BLACK compress, stretch etc..)

 

Euh, Bernard, c'est toi l'expert en signaux analogiques donc je ne veux pas te contredire, mais quand même : voila ce que je sais : le IRE tire son nom du Institute of Radio Engineers, devenu aujourd'hui le comité IEEE. C'est une unité de mesure analogique, utilisée pour quantifier les signaux vidéo.
On ne devrait même pas parler d'IRE en numérique, comme on ne devrait pas parler de PAL ou de NTSC, mais bon, passons.

Concrètement un signal à 0 Volt est mesuré à 0 IRE et un signal de 1 Volt à 140. L'échelle varie donc de 0 à 140. En raison du rendu dégradé des signaux importants lors de leur modulation, tout particulièrement en NTSC, des marges de sécurité ont été définies, et l'ensemble des équipements supposés traiter les signaux vidéo doivent en tenir compte. Les signaux maximums à exploiter ont été réduits à 0.75 V, soit le fameux 100 IRE, nombre évidement choisi a désein.
D'autres facteurs ont mené à l'actuelle normalisation que tu nous citais : en PAL les signaux évoluent entre 0 et 110 IRE et en NTSC entre 7.5 et 100 IRE.

Cette unité de mesure n'est cependant pas du tout liée à la méthode de captation. N'importe quel signal vidéo peut être mesuré selon cette échelle, qu'il soit capté par un CCD, ou généré par n'importe quelle source de signal analogique. Par ailleurs, un signal qui varie de 25 à 50 IRE, s'il est amplifié à 200% variera alors de 50 à 100 IRE, c'est juste une histoire de niveaux.


La dynamique est une mesure totalement différente. Elle mesure l'aptitude d'un système de captation à produire un signal de réponse en fonction de sa lattitude d'exposition. La mesure est parfois exprimée en décibel mais est usuellement exprimée en diaphragmes, ce qui peut parraitre étonnant puisque cette unité est déja dédiée aux optiques.

En fait chaque graduation des ouvertures sur les optiques corresponds à la division par 2 de la quantité de lumière. A F/1 l'optique laisse passer une certaine quantité de lumière, à F/1.4 elle en laisse passer exactement la moitié. à F/2 c'est la moitité de ce qui passe à F/1.4 et ainsi de suite. Les graduations sont une suite dont chaque nombre est défini par le précédant multiplié par racine de 2. les premiers sont : 1 ; 1.4 ; 2 ; 2.8 ; 4 ; 5.6 ; 8 ; 11 ; 16 etc... on appelle chacune de ces graduations "un diaph", en anglais an F Stop.

La mesure de la dynamique utilise cette même échelle mais uniquement dans sa notion de graduations : on mesure la dynamique en nombre de diaphragmes.

Concrètement dans un système qui aurait 2 diaphs de dynamique, si on expose le gris moyen (appellé gris 18% ou 50 IRE, ou plus simplement le IRE !) à la moitié de sa réponse. Toute lumière reçue qui serait 1 diaph en dessous (moitié moins de lumière) sors comme du noir, toute lumière qui serait 1 diaph au dessus sors comme du blanc. Cette réponse transmise comme un signal vidéo variera de 0 à 100 IRE si elle est correctement nivellée.

On considère que l'oeil humain a une dynamique plus ou moins égale à 13 diaphs, c'est à dire 64 fois plus de luminosité dans les hautes lumières que dans les ombres. Tout ce qui est plus sombre est perçu comme du noir, tout ce qui est plus lumineux est perçu comme du blanc (et fait mal aux yeux !)

La pellicule négative a une dynamique de 10 diaphs (11 en N&B), et la plupart des capteurs numériques ont une dynamique entre 5 et 6 diaphs.


Pour revenir à cette discussion, plus les photosites d'un capteur sont petits, moins chacun d'entre eux receçoit de photons. Première conséquence : s'il n'en pleut pas sufisament, le photosite ne libèrera tout simplement pas de réponse, il est donc moins sensible, seconde conséquence : les puits à photons étant physiquement plus petits ils sont plus vite saturés lorsqu'il y a beaucoup de lumière qui les atteint, ce qui entraine la réduction de la dynamique dont je parlais plus haut. Additionellement, quand un puit à photons est saturé, il déborde sur ses voisins, qui saturent à leur tour en raison de ce surplus d'énergie (on dit qu'ils chauffent) créant dans l'image finale une sensation de halo autour des zones surexposées.

A dimension égale, un capteur HD a de plus petits photosites qu'un capteur SD, ce qui explique mon asertion sur la dynamique réduite des camescopes HDV. Ceci étant dit, dans la gamme de prix évoquée en premier lieu la plupart des camescopes HD ont un nombre de photosites par pixel inférieurs à la résolution qu'ils sont supposés délivrer, ce qui complète ma conclusion hâtive (et certes un peu poussive) : en 1/3" qu'ils soient SD ou HD, ils sont à peu près équivalents (30 % de résolution en plus, 30% de dynamique en moins), et cette équivalence se retrouve dans le prix.

 

barraalice, j'avais laissé tomber cette discussion tant il y avait à redire sur l'interprétation du rôle des capteurs et de la dynamique face aux mesures en unités IRE, selon st65.
J'appuie ta réponse, même si elle est forcément incomplète et demanderait quelques commentaires que je ne ferai pas.

 

Ben pourquoi Video98 ? Pour une fois que j'essaie de suivre ...( bon j'ai un peu de mal et je suis même obligé de réfléchir un peu pour suivre la prose d'Alice là ... )...mais je m'accroche !!

 

C'est une question de temps disponible.

 

Il a raison, ça prends du temps tout ça... surtout que je suis sure que Bernard va en remettre un couche là... pfiou, dans quoi me suis-je embarquée

 

Hors sujet ....

Salut Vidéo98
Hasard ? ..."www.rennes.supelec.fr" as tu pratiqué ? .. j'ai cotisé Supelec en école de spécialisation électronique ..puis en derniére année : spécialisation : radars d'aide à l'atterrissage *** ..
Bertrand
*** Particulièrement utile par la suite dans la vie professionnelle !!! ..

 

Ok ... personne ne peut mieux comprendre ça que moi en ce moment... Et puis ça nous éloignait "un tantinet" quand même de l'objet initial de la discussion...

 

Bonjour à tous,
je partage hélas avec beaucoup le probleme du manque de temps....

J'apprécie beaucoup ce reveil qui devrait donner une tournure interessante à la conversation

D'abord un eclaircissement au niveau du choix de la notation IRE.

IRE est au départ exclusivement reservé à la representation de niveau video analogique en NTSC. En PAL c'est le millivolt ou volt, en video numérique c'est directement le nombre de bits par échantillon, qui varie de 0 à 255 pour un systeme 8 bits, de 0 à 1024 pour un systeme 10 bits, etc... Le pourcentage est également utilisé, 100% correspondant à 100 IRE ou 235 pour un systeme 8 bits etc...
Dans un but de clarté et de simplification, j'ai, et je ne suis pas le seul, choisi d'exprimer le niveau video en "IRE" au lieu de "pourcentage du niveau luminance" ou autre.

Je reviens tout à l'heure pour la suite...

A+

 

Non, ce n'est pas du tout la voie que j'avais choisie, mais j'ai souvent côtoyé d'anciens élèves pour des applications d'imagerie numérique en projection.

 

la suite...

Quelques points à connaitre : un CCD a environ une dynamique supérieure de 300 à 500 % à celle du signal video, signal qui est borné entre 0 et 100 IRE

Voici la fonction de transfert tres simplifiée d'une caméra :



La zone "b" integre les niveaux correctements convertis par la caméra, tout de qui est en "a" est au dessous du niveau du noir, tout ce qui est en C est surexposé. L'ouverture ou la fermeture du diaphragme deplace la zone "b" sur l'echelle des luminosités.

La zone b couvre, en standard, de 5 à 6 diaph, si mes souvenirs sont bons

Il vient tout de suite à l'esprit de "coucher" la pente de conversion, CAD réduire le contraste. Cela fonctionne tres bien, je l'ai testé des mes premiers reglages de caméra ; l'inconvénient est que cette pente étant normalisée, l'image obtenue devient hors norme et qu'il faudrait ainsi regler plusieur millions de téléviseurs pour obtenir une image correcte.

La solution en usage depuis tres longtemps dans le milieu professionnel est un modificateur de pente uniquement dans les extremités du spectre utile. Partant du principe qu'il vaut mieux voir un ciel moins contrasté qu'un ciel blanc surexposé.


Il a donc d'abord été mis au point le KNEE, avec ses parametres "knee point" et "knee slope". Ensuite le pre-knee, etc, etc..

puis, sur le meme principe, le BLACK a permis d'étendre la dynamique dans les noirs.

un camescope équipé de ces raffinements permet d'étendre sa dynamique à 8 ou 9 diaph.




Il y a bien sur d'autres modificateurs importants, la corrections de gamma, par exemple qui ont été passés sous silence. Mais il ne s'agit ici que d'expliquer que la dynamique ne dépend plus depuis longtemps du capteur, mais de l'électronique...



A+

 

Comme je ne vois pas de réponse j'aimerais savoir tout d'abord si Alice et Video98 sont d'accord avec moi en ce qui concerne l'emploi de la notation IRE pour representer de facon universelle les bornes d'un signal video normalisé (broadcast)


Si un modérateur pouvait scinder cette conversation en deux avec comme titre "A propos de dynamique"

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Perso je vais pas continuer, ça va me prendre trop de temps, je le vois venir, donc ne le prends pas mal si je ne réponds pas au delà de ce message.

C'est absurde de dire que la dynamique ne dépends pas du capteur ! ça voudrait dire que tous les capteurs actuels, y compris les 1/4" ou même 1/6" ont une réserve de dynamique suffisante pour couvrir ne serait-ce que les 9 diaphs de dynamique que tu décris plus haut...
Ton graphique est très joli, et parfaitement juste du reste, mais que veux tu dire avec ? Si un capteur brule au delà de 6 diaph, ben tu pourra plier tout ce que tu veux du knee, ça restera brulé. La tenue en hautes lumières est justement une des caractéristiques déterminantes des capteurs de plus grande dimensions (2/3" et super 35 sized), c'est ce que je voulais dire plus haut. Je ne vois que très peu d'intérêt à ouvrir une nouvelle conversation juste pour touner autour de ce pot, car évidement je suis d'accord avec le fait que la dynamique dépends également de l'électronique, raison pour laquelle je me suis exprimée plus haut en termes de dynamique d'un SYSTEME, et non uniquement du capteur. Mais lorsqu'un système est équipé d'un capteur ayant 6 diaph de dynamique, aucune électronique ne pourra étendre cette dynamique, c'est le facteur limitant du système.