Capteurs ? Capteurs ? Vous avez dit capteurs ? Comme c'est captivant !

Bien qu'il date d'environ 5ou6 ans (2008/2009 ?) un exposé destiné "aux ingénieurs" contient ce tableau … et … cette "vieille histoire" des tubes cathodiques … et + si affinités.
Ce plus démontre que cette question "capteur d'image" n'est pas, sans dénigrement quelconque, à la portée de tous… et, même ceci, destiné aux ingénieurs n'est pas un topo pour ceux qui réalisent les capteurs mais pour ceux qui doivent savoir … quelle question va devoir les amener à consulter … un "spécialiste".

Autrement dit, pour qualifier un capteur, son "calibre" (ou "taille nominale") n'est pas, en soi, vraiement informatif pour nous, sauf un peu, pour savoir s'il pourrait facilement ou non, fournir des images avec … bokeh.
Et, même la connaissance des dimensions millimétriques du rectangle de "pixels effectifs" doit aussi être confrontée à sa pixellisation et à la façon dont ces pixels sont disposés sur leur matrice, tout en sachant bien qu'il ne s'agit pas de "pixels de définition du format vidéo"

NB. Je ne l'avais pas lu jusqu'à maintenant,
le manuel du plus récent des camescopes que j'ai achetés fournit cette indication: Capteur CMOS (type 1/2.3) 7,82mm

 

guy-jacques
Ta première réponse:

Ta dernière réponse:

N'es-tu pas en contradiction avec toi-même ?

 

Je trouve au contraire que c'est l'un des quelques critères qui convainquent ou dissuadent pour un achat : du 4K en 1/3 de pouce c'est bâtard par exemple ; il est à peu près admis qu'il faut au moins du 1 pouce pour du 4K (un simple petit calcul de diffraction le prouve).

 

Ah bon !
Le camescope que j'ai et dont j'ai donné ces caractéristiques taille nominale 1/2,3" et effective 7,82mm … enregistre en 4K ( tant aux fréquences US qu' Européennes) et avec des bit-rates quelques peu plus important que celui au capteur 1" (diagonale approx 16mm)…

Je crois savoir ce qu'est la diffraction*** … cette caméra n'en produit pas. Eventuellement, l'abondance de lumière se traite par mise en <oeuvre de filtres ND et/ou utilisation de valeurs de shutter dites "vitesses élevées" = le 50p (ou 60p) le supportent mieux que le 25p; je crains d'ailleurs que cette limitation de fréquence, tienne aussi à la vitesse de lecture interne du capteur… à confirmer ou infirmer quand le modèle "pro" offrira du 4K … 50p ?

Le fait est que le modèle que j'ai, parait ne pas avoir de succès, en particuier au Repaire … Vu qu'il a été employé pour la démonstration (il a un compteur de temps de fonctionnement) je ne l'ai pas payé au prix public constructeur et avec reprise d'un AX2000E, ça ne m'a valu guère plus qu'un petit voyage…
Le problème n'est pas plus la diffraction que pour tout engin qui a un capteur de calibre 1/2" ou 1/3" qui n'a pas un pixellisation photographique !
Bien qu'il n'y ait qu'une corrélation entre pixels de capteur et pixel d'image vidéo, l'image 4K n'est pixellisée qu'à 8,3 Mpixels, où est la nécessité d'un capteur ayant 21M photosites ?
Je pense qu'il peut y avoir pour le 1" un avantage en basse lumière - mais, j'ai des plans de nuit éclairage de village où je n'ai pas dépassé 9dB de gain ainsi que, comme déjà déclaré plus de facilité pour obtenir un bokeh (mais l'objectif ouvre - GA - à F:1,6 …*contre F:2,8 …).

NB: Panasonic d'ici peut va commercialiser un modèle de caméra "pro" concurrent à capteur 1/2.8": bizarre si ce type de dotation est suicidaire


***http://www.repaire.net/forums/archives-forum/48513-diffraction-airy-c-pique.html

 

d = 2,4*lambda*NO
d = 2,4*0,6*1,6 = 2,3 microns à pleine ouverture en gros

capteur 1/2,3" pouce 4K
17/(2,3*1,15) = 6,4 mm de large en gros (sens du 16, dans "16/9")
pixel image = 6,4 mm / 3840 = 1,7 microns en gros

le disque d'Airy est déjà plus grand que le pixel image à pleine ouverture : s'il n'y a pas un traitement électronique balaise derrière le capteur, le 4K avec cette caméra c'est pas vraiment du 4K...

 

Progressif, il est clair que l’application de cette formule conduit au résultat désastreux que tu trouves.

Une première remarque est, quand même, que, partisan de l’ abolition des données en inches tu y recours cependant alors que je t’ai donné la diagonale effective de ce capteur en mm = 7,82, selon Sony of course ! et, … je pense que c’est bien sur une zone effective de ratio 16:9.

Cependant, seconde remarque plus sérieuse, tu considères la surface “effective" du capteur comme un pavage de carrés juxtaposés, or celà n’est pas le cas (reprends les autres rubriques traitées dans le “cours” dont je ne suis en rien l’auteur, mais dont j’ai donné le site ci-dessus dans cette discussion), ce qui doit être pris en compte n’est pas une dimension supposée de l’ouverture de chaque photosite mais ce qui est nommé, dans ce texte par “pitch” (et que, français, j’avais appelé “pas de photodiodes” dans mon antique exposé ici et dont les images en donnant les valeurs ont disparu).
Ça conduit à tenir compte d’une probabilité pour que la tache d’ Airy couvre au moins deux pixels, ou plus.
En son temps (1999) GL Mier avait tenu le même raisonnement que toi en l’ appliquant à la diagonale, ça donnera là 2µm, donc un peu plus optimiste que toi ! Mais encore pessimiste !

Effectivement si les lois de l’ optique ondulatoire conduisent à un pessimisme, avec ce camescope, je n’en retrouve pas les effets visibles** aux grandes ouvertures de diaphragme et curieusement même en télé-objectif (équivalent à plus de 600mm) dont l’ouverture max est f: 3,4 ! (et, où, actuellement, celà devient-il visible hors écran “UHD” ou 4K ?)

En focale, disons normale équivalente 50mm (approximativement), on peut parcourir de f:2 à f:11 (f:11 est l’ouverture minimale à toutes les focales), jai filmé, à env 60m les sommets d’ arbres divers ayant gardé quelques feuilles et sur fond de ciel bleu, sans mise en œuvre de filtre ND, en jouant sur la “vitesse" : f:2 , f:2,8, f:4 gardent nets les détails comme brindilles et certaines tiges de feuilles (frênes) qui se détachent du ciel.
f:5,6 est la limite car à f:8 et f:11, ces détails se “pointillisent” façon “chaine" … D'ailleurs, dès f:5,6 la mise en œuvre de ND (1 , 2 ou 3) est demandée par le camescope.

C’est vraisemblablemnt le traitement du processeur intégré qui peut améliorer la représentation numérisée des détails - il est possible aussi qu’un filtre intégré à l’ objectif effectue une modification des longueurs d’onde vers le bleu, ensuite rétablie par le “processeur”? [je l’avais déjà pensé, il y a dix ans …].

Mais, pour en avoir le cœur net, il faudrait, dans des circonstances lumineuses identiques comparer avec justement un camescope à capteur 1” (13,2mm x 8 mm effectifs, donc ratio 3 : 2 = c’est un objo “photo”)…
Ça pourrait se faire vers fin déc. début jan. je pense être en mesure de retrouver mon ami caraibe avec son nouveau camescope et la luminosité du Sud vers cette époque là.
En attendant, je stoppe sur ce problème.

 

Oui Guy-jacques, je pinaille, on ne va pas tergiverser...
ton idée d'amélioration par calcul des détails vert et rouge à partir du détail bleu est une bonne ruse en effet...
mais de toute façon, le 4K diffusé en 4K sera toujours plus détaillé que de la HD
à plus !

 

Jean-Luc.
Il y a aussi les aberrations (géométriques et chromatiques) qui limitent la résolution ; et à l'inverse de la diffraction c'est à grande ouverture qu'elles sont gênantes... Je pense que ces tests dont tu parles et qui balayent toute la plage de diaph décrivent un comportement global de l'objectif, très difficile à "théoriser"... F/4 à F/5,6 c'est "en général" un bon compromis il me semble pour optimiser la résolution. Après il y a d'autres priorités bien sûr (PdC...).

 

La HC1 limitée à F/4 ! ouff... moi qui croyais que limiter ma NX5 à F/5,6 c'était déjà un peu abusé... ; enfin bref, un peu de "douceur diffractive" pour le 4K ça ne sera pas dramatique !

 

tiens je vais essayer... tu prendrais quoi comme mire ?

(ajout)
là j'ai fait rapidement le test avec un texte éclairé par une lampe, tout juste lisible à F/4
à F/1,6 (ouv. max.) c'est un peu plus flou qu'à F/4
à F/2,8 ok
à F/5,6 ok
à F/8 c'est illisible
morale : j'ouvre à F/5,6 maximum avec cette cam (tri capteur 6 mm de diag., 1 M pix)

 

Je reviens quand même (malgé ma déclaration …qu'en attente de comparatif entre un"4K" d'un camescope 1" et celui d'un camescope 1/2,3", je quittais) et après aussi un jour de … vacance (sans "s").

Bon, le problème "diffraction" progresse !

À priori, le traitement de Airy était celui d'un astronôme contrarié de ne pas obtenir une image ponctuelle d'un objet ponctuel (étoile à l' infini "vrai") contrairement au résultat prévisible par la théorie de l' optique géométrique, d'autant que celui-ci donnait une image d'autant plus "fine" que le diaphragme était fermé…

Cette contradiction est maitenant levée en passant de l' optique purement géométrique à la théorie ondulatoire de la lumière …

Mais, les calculs de dimension de la tâche d' Airy s'appliquent à la lumière émise ou provenant d'un objet ponctuel situé à … l'infini… Et, dans le cas de la photo ou de la vidéo ces deux notions sont … relatives.

D'ailleurs, si l'on observe que la définition réelle d'une image n'atteint jamais celle attendue même de la combinaison des définitions du format et du (ou des) capteur(s), cet aspect du problème en est un élément (si l'image optique d'un objet "ponctuel" est plus petite que le "pitch" du capteur, la probabilité pour que cette image soit "mal" (ou pas) "perçue" par un photosite … n'est pas nulle).
La question devient "à partir de quelle dimension -angulaire- de l' objet lumineux a-t'on la certitude qu'il est perçu par (au moins) une cellule du capteur ?
Je pense ce problème considéré par le "fabricant" du capteur et par ceux qui l' adaptent à un outil d' imagerie, mais, dans l' état actuel de mes capacités … il me dépasse (et, vu mon âge, je ne prévois aucune amélioration personnelle !).

Donc, le diagnostic élaboré à partir de la formule ø = 1,34µm x "cran" F: est …*indicatif.
à F: 4, un objet ponctuel vert situé à l' infini devient, sur le capteur, une tâche de "dimension" 5,34 µm …

Le HDR-HC1 était doté d'un capteur 1/2,7" doté d'env. 3 MPixels … "JE" en évalue le pitch à env 3µm … alors si "tache d'Airy", elle peut concerner de 1 (avec petit débordement) à 4 pixels [ un exemple de proba analogue est bien connu pour … la chute aléatoire d'une "pluie d'aiguille" (de longueur L =5) sur des cases (de coté c = 3) : c'est une fonction de π ! ] …
Cependant, à l' époque (2005), les concepteurs de ce camescope avait dû considérer que la répartition de cet alea ne devait pas être nettement perceptible.

Quid de l'actualité où les capteurs sont pourvus d'au moins une dizaine de Mpixels: sûr qu'il faut en augmenter la taille ou compenser les perturbations par traitement numérique et éviter que l' utilisateur accède - à l'insu de son plein gré- aux diaphragmes destructeurs.

Quant aux autres perturbations, indépendantes de la diffarction - qui est une contrainte mais pas un défaut - ces autres perturbations, évidemment peuvent amplifier les effets de la contrainte physique …
Dans les limites de mon utilisation je n'ai pas constaté les ennuis de la contrainte sauf, pour essai en les provoquant ( au delà de F:5,6 p. ex.) … Au début, avec les "réglages d'usine" ça a été plutôt d' éviter les aberrations chromatiques aux lisières "clair/sombre" en particulier: J'ai dû rechercher des améliorations avec white, matrix et gamma … Je pense y avoir réussi, mais … pas sans peine !

PS pour progressif : dans cette discussion (fermée pourquoi ??? ), j'avais mis deux schéma de mon vieux post de 2004 http://www.repaire.net/forums/discussions-generales-video/259981-diffraction-limite-t-detail-de.html
Pour un capteur 1/3" ayant 1Mpixels, j'avais évalué le pitch (pas de pixel) à 4,7 µm et à F:5,6 une tâche d' Airy aurait un ø = 7,5 µm, 1,6 fois en dimension (2 fois 1/2 en surface) … Pour le HC1 ça aurait fait à peu de choses près pareil 5/3 = 1,66 fois en dimension…*Doit-on "tabler" sur ce coefficient "Airy/pitch" = 5/3 à ne pas dépasser ???