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Discussion: 8 bits ou 16 bits ?

  1. #1
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    Par défaut 8 bits ou 16 bits ?

    Bonjour,
    Je recherche une explication assez simple sur le mode 8 bits ou 16 bits d'une image numérique.
    Merci de votre aide.
    mmccc34


  2. #2
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    C'est la profondeur d'un pixel.

    Chaque pixel est codé: 8 bit = 2 puissance 8, soit 256 niveaux de valeurs. Exemple: une image noir et blanc.

    Une image RGB est codée en 3 x 8 bit (24 bit) soit 16.000.000 de valeurs.

    Une image CMYK est codée en 4 x 8 bit (toujours 8 bit par couleur).

    En 16 bit, le principe est le même.

    Il faut tenir compte que pratiquement aucun capteur ne fourni une image avec assez de valeurs pour utiliser les 16 bit. Au mieux, de 12 à 14. (le RAW par ex.)
    D'autre part, de nombreuses images ne comportent pas suffisamment de valeurs différentes. Un scan d'une image papier ne dépasse jamais 256 niveaux.
    Inutile donc de l'enregistrer en plus de 8 bits par couleurs.

  3. #3
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    Citation Envoyé par SRT100 Voir le message
    C'est la profondeur d'un pixel.

    Chaque pixel est codé: 8 bit = 2 puissance 8, soit 256 niveaux de valeurs. Exemple: une image noir et blanc.

    Une image RGB est codée en 3 x 8 bit (24 bit) soit 16.000.000 de valeurs.

    Une image CMYK est codée en 4 x 8 bit (toujours 8 bit par couleur).

    En 16 bit, le principe est le même.

    Il faut tenir compte que pratiquement aucun capteur ne fourni une image avec assez de valeurs pour utiliser les 16 bit. Au mieux, de 12 à 14. (le RAW par ex.)
    D'autre part, de nombreuses images ne comportent pas suffisamment de valeurs différentes. Un scan d'une image papier ne dépasse jamais 256 niveaux.
    Inutile donc de l'enregistrer en plus de 8 bits par couleurs.
    Donc si je comprends bien et arrete moi si je me trompe, la notion de Bits est uniquement informatique.
    C'est elle qui va donner à l'ordinateur la possibilité ou pas d'afficher telle ou telle nuance à la condition que le capteur numérique les ai enregistré

  4. #4
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    Lorsqu'on capture toute l'information, on en capture même plus qu'on ne peut visualiser sur un écran et plus qu'on ne peut imprimer chez soi, cela va permettre entre autres de "manipuler" nos images, car le traitement d'image, va toujours perdre de ces informations, en en ayant de trop au départ, on assure que même après un traitement "relativement" poussé, il puisse rester assez de nuances pour ne pas dégrader son affichage ni son impression (forcément on a quand même une limite mais elle est déjà bien supérieure à celle du 8 bits) Les transitions tonales risquent d'être toujours respectées sans ruptures (postérisation)

    Ajoutons à cela que le 8bits sur un apn entend forcément qu'il ne s'agisse de JPEG, ce qui ajoute donc la compression, qui pour peu qu'elle soit autre que le L (le plus qualitatif) va créer des artefacts, et tout ré enregistrement après traitement va en créer d'autres, la dégradation sera donc plus importante.
    Il sera donc toujours mieux d'être en 16 bits au départ et enregistrer une seule version enregistré finale après traitement, que d'avoir un JPEG natif qu'on traitera même sommairement, car dans tous les cas on lui imposera une 2ème passe de compression JPEG
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  5. #5
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    Citation Envoyé par mmccc34 Voir le message
    Donc si je comprends bien et arrete moi si je me trompe, la notion de Bits est uniquement informatique.
    C'est elle qui va donner à l'ordinateur la possibilité ou pas d'afficher telle ou telle nuance à la condition que le capteur numérique les ai enregistré
    C'est exactement ça. Un bit, c'est une unité informatique (0 ou 1, bit = binary digit = nombre binaire) qui permet d'encoder une information. Pour le reste, l'explication du dessus est très clair.

    Par contre, c'est à corréler de manière nuancée à l'affichage, car entre le codage informatique et l'affichage, il y a tout une chaine (logiciel, carte graphique, écran ou imprimante etc.) qui peut altérer cette couleur.
    Ainsi, un rouge 255/0/0 peut s'afficher de manière différente (allant du magenta au vermillon) selon l'écran (vu que les composants de ce derniers ne sont pas "parfaits", sans compter les profils qui modifient volontairement les couleurs pour paraitre plus jolis).
    Pour s'assurer d'une bonne perception, il faut calibrer ses périphériques de sortie (on va s'assurer de prendre en compte une dérive de l'affichage, pour que le rouge magenta soit affiché magenta et pas vermillon)

    Un exemple tiré rapidement de google image :



    On voit bien que dans le cas de l'image encodé sur 16 bits, vu qu'il y a plus de nuances, les dégradés sont plus fins.

  6. #6
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    Citation Envoyé par mmccc34 Voir le message
    Donc si je comprends bien et arrete moi si je me trompe, la notion de Bits est uniquement informatique.
    C'est elle qui va donner à l'ordinateur la possibilité ou pas d'afficher telle ou telle nuance à la condition que le capteur numérique les ai enregistré
    C'est tout à fait ça.

    Comme écrit BZHades, le capteur fournit une profondeur de pixel (donc une quantité d'information) supérieure à la capacité des écrans et imprimante.

    Cela comprend une subtilité:
    lors du post-traitement (et même du traitement dans l'APN), un convertisseur ramène dans la gamme de nuances utiles les nuances réparties dans la profondeur. Ce qui permet de récupérer un contraste, un sous- ou sur-exposition, etc. Si le capteur n'enregistrait que sur 8 bit par pixel, toute sur- ou sous-exposition serait fatale aux valeurs extrême.

    Mais une fois traitée, l'image peut être conservée en 8 bit par pixel sans problème. A moins que l'on ne désire revenir sur un traitement ultérieurement. Dans ce cas, garder un fichier plus "profond" peut s'avérer utile.

  7. #7
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    Citation Envoyé par BZHades Voir le message
    C'est exactement ça. Un bit, c'est une unité informatique (0 ou 1, bit = binary digit = nombre binaire) qui permet d'encoder une information. Pour le reste, l'explication du dessus est très clair.

    Par contre, c'est à corréler de manière nuancée à l'affichage, car entre le codage informatique et l'affichage, il y a tout une chaine (logiciel, carte graphique, écran ou imprimante etc.) qui peut altérer cette couleur.
    Ainsi, un rouge 255/0/0 peut s'afficher de manière différente (allant du magenta au vermillon) selon l'écran (vu que les composants de ce derniers ne sont pas "parfaits", sans compter les profils qui modifient volontairement les couleurs pour paraitre plus jolis)...
    ...
    On voit bien que dans le cas de l'image encodé sur 16 bits, vu qu'il y a plus de nuances, les dégradés sont plus fins.
    Je passe la colorimétrie et je reviens sur deux points importants:

    - 255/0/0, c'est très clair. De 0 à 255, cela fait bien 256 valeur. Il faut juste noter que la nuance 255 est deux fois plus claire que la 254.

    - je viens de faire le scan d'une aquarelle sur mon scanner Canon 9000F. Je remarque que mon scanner me donne à la sortie une image 3 x 8 bit (RGB) dont l'histogramme me montre que toute la gamme de valeurs est remplie. MAIS la même aquarelle photographiée avec mon 7D me donne plus de valeurs. Des noirs plus profond et des nuances de blancs (le papier) bien plus fines.

    Ce qui prouve bien que la quantité d'informations à l'entrée est essentielle pour un résultat optimal, même si à la sortie, on ramène l'image sur 8 bit par couleur.



    Eos 7d... DPP



    Canon 9000 F

  8. #8
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    On voit bien que dans le cas de l'image encodé sur 16 bits, vu qu'il y a plus de nuances, les dégradés sont plus fins.
    Oui. La dynamique d'une image en IL est égale a sa précision en nombre de bits, les intervalles aussi surtout dans les extrêmes de l’échelle. Comme la dit geo une variation de 1 a 0 ou 256 c'est une variation de 100%, une variation de 1 a 128 c'est 16 (ou 8 ?) fois moins.


    Ce qui prouve bien que la quantité d'informations à l'entrée est essentielle pour un résultat optimal, même si à la sortie, on ramène l'image sur 8 bit par couleur.
    Ce qui est important de se rappeler c'est que :

    - Avant de parler de la grandeur du verre, l'important est de parler de la qualité de la bouteille. Cela ne sert a rien de bosser en raw 16bits avec une image mal exposée, et une partie des 16 bits sera superflue avec un capteur ne possédant qu'une dynamique de 11IL. Tout comme il sera inutile de bosser avec un 5Ds et un stenopé.

    - Tout travail sur une image nécessite des interpolations et des calculs mathématiques, un arrondi en informatique c'est un bit, l'effet de levier sera plus important en 8 qu'en 16 bits.

    - Tout passage a qualité ou résolution inférieure est définitive, le passage d'un raw a un jpeg peut être largement suffisant (je suis souvent en jpeg direct) mais les pertes d'infos dues a la résolution inférieure et la compression ne pourront etre rattrapées.


    Bref, ce n'est pas parcequ'une image sera en 16 bits quelle sera forcement de qualité .............. beaucoup d'autres paramètres sont prépondérants (et l'on peut dire la même chose sur le nombre de chiffre des boitiers et la lettre L des objectifs )

  9. #9
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    Attention, il n'y a pas de corrélation directe entre IL et profondeur de couleur !

    Les IL, c'est la capacité du capteur à pouvoir différencier les hautes et les basses lumières, indépendamment du nombre de couleurs ! tu peux avoir la meilleur dynamique du monde, si ton image ne présente pas de nuance de couleur, elle n'utilisera pas l'ensemble du spectre possible.

    Inversement, un capteur avec peu de dynamique (donc l'image sera très vite soit blanche soit noir dans les lumières et les ombres), peut utilise l'intégralité des 16 millions de couleurs disponibles ! Ton image pourra avoir l'ensemble de la palette de couleur, même lorsque le contraste de ta scène est faible : il suffit de considérer la plus haute lumière comme blanc, la plus basse comme noir, et ensuite d'étaler le reste sur la palette.

    Paradoxalement, plus ta dynamique est grande, moins tes dégradés seront précis (dans le principe), car il faudra étirer les couleurs disponibles entre les plus hautes lumières et les plus basses.

    Prends l'exemple d'une pâte à tarte. Ta pâte, c'est l'ensemble de ta palette disponible (l'exemple est pas parfait, mais j'ai que ça en tête). Si tu considère la taille de ton plat comme ta dynamique.
    Plus ton plat est grand, plus tu es obligé d'étirer ta pâte... jusqu'à ce qu'à un moment cela ne soit plus possible, et qu'il y ait des trous. Il faut alors rajouter de la pâte pour combler les trous (passer sur un encodage plus grand)
    Inversement, même si ton plat est petit, tu peux y caser toute ta pâte.

    alors c'est un exemple, et on parle bien évidemment de capter avec des différences de quelques IL... donc ça n'est pas à un point où c'est critique. Mais je voulais juste rebondir sur la correlation directe qui est faite (à tort) entre dynamique et encodage.

    La réalité est bien plus complexe : un capteur ne capte pas du tout de la même manière que l'on encode. Il a par exemple beaucoup plus de détails dans les tons clairs (valeurs proches du blanc). C'est aussi pour ça qu'on préfère exposer "à droite" (c'est à dire surexposer sans pour autant cramer), quitte à descendre ultérieurement l'exposition, car on a un maximum d'information.
    A cette captation, il y a le dématricage : chaque photosite du capteur ne capte qu'un seul canal (matrice de Bayer). Les pixels de l'image sont donc reconstitués en fonction de ce qu'on capté les photosites adjacents. Enfin, on applique une courbe de transfert qui vient transformer les valeurs de luminance du capteur en valeurs de l'image, car si on appliquait une courbe linéaire, on aurait un contraste pas du tout comme le voit l'oeil humain.

    bref, je reste tout à fait d'accord sur le fait qu'il ne sert à rien d'avoir un ensemble déséquilibré : comme toujours, le maillon le plus faible est le plus limitant (un super capteur, un encodage du tonnerre... mais une optique de merde, et c'est une photo techniquement foireuse), et qu'une photo, c'est aussi une part d'émotion, de souvenirs, bref, la technique est un point à considérer, mais même des photos techniquements bancales sont parfois fortes de sens.

  10. #10
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    Attention, il n'y a pas de corrélation directe entre IL et profondeur de couleur !
    Je n'ai pas parlé de profondeur de couleur


    Mais je voulais juste rebondir sur la correlation directe qui est faite (à tort) entre dynamique et encodage.
    Je t'avouerai que c'est des souvenirs quand j'avais commencé a me pencher sur le probleme avant mon accident, et que la tu me fais douter, mes calculs de l’époque me semblent bons mais il y a des choses qui me chiffonnent ...... et maintenant c'est le genre de sujet qui me dépasse.


    C'est aussi pour ça qu'on préfère exposer "à droite" (c'est à dire surexposer sans pour autant cramer), quitte à descendre ultérieurement l'exposition, car on a un maximum d'information.
    C'est surtout pour des problemes de bruit, une partie du bruit se superposant a l'image indépendamment de la partie utile, un bruit de +10 sur une info utile de 10 mais voulue a 20 entrainera un bruit de +20 sur tout l'image, a l'inverse si l'info de départ est de 40 le bruit sera diminué.

  11. #11
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    Citation Envoyé par Farnsworth Voir le message
    Je n'ai pas parlé de profondeur de couleur

    Je t'avouerai que c'est des souvenirs quand j'avais commencé a me pencher sur le probleme avant mon accident, et que la tu me fais douter, mes calculs de l’époque me semblent bons mais il y a des choses qui me chiffonnent ...... et maintenant c'est le genre de sujet qui me dépasse.

    C'est surtout pour des problemes de bruit, une partie du bruit se superposant a l'image indépendamment de la partie utile, un bruit de +10 sur une info utile de 10 mais voulue a 20 entrainera un bruit de +20 sur tout l'image, a l'inverse si l'info de départ est de 40 le bruit sera diminué.
    Pas très clair, tout ça. Sûr que ça ne va pas embrouiller un peu plus?

  12. #12
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    Citation Envoyé par Farnsworth Voir le message
    C'est surtout pour des problemes de bruit, une partie du bruit se superposant a l'image indépendamment de la partie utile, un bruit de +10 sur une info utile de 10 mais voulue a 20 entrainera un bruit de +20 sur tout l'image, a l'inverse si l'info de départ est de 40 le bruit sera diminué.
    Pas uniquement le bruit, mais aussi la quantité d'information que contient le dernier diaph avant cramage ... le bruit est souvent lié à un manque d'information, le simple faite d'éclaircir par l'exposition ces zones, on récupère de l'information tonale dans ces zones ... évidemment le faite de d'éclaircir logiciellement ces zones le font morfler clairement plus, car ces zones sont très pauvres en information tonale

    Quand on rempli l'histogramme en exposant à droite, si je le divise en 4 morceaux (c'est bien souvent comme cela qu'il est affiché sur l'apn), le dernier contient à lui seul autant d'information que les 3 autres réunis.
    C'est pour cela qu'il est plus facile de récupérer des données dans les tons clairs que dans les tons foncés ... Éclaircir une image fait monter le bruit, obscurcir une image non, on a donc toujours intérêt de plutôt devoir traiter en abaissant les curseurs plutôt que de les monter ...
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  13. #13
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    Pas très clair, tout ça.
    Je l'avoue, donc je vais développer.

    Donc comme cela a été dit dans ce fil la luminosité d'une image numérique est exprimée sous la forme d'une valeur allant de 0 (le noir) a 255 (le blanc) en 8 bits et de 0 a 65535 en 16 bits ce qui permet effectivement plus de nuances.
    Les propos qui suivent seront bases sur une image 8bits monochrome exposée en plus (à droite) ou en moins puis retraitée informatiquement (photoshop) pour retrouver les tons initiaux. Le principe sera strictement identique pour la synthèse RVB ou chaque canal individuel.

    Le bruit

    En simplifiant, le bruit est une valeur aléatoire ajoutée au signal utile reçu par le capteur et cela indépendamment de celui-ci. C'est comme cela que l'on se retrouve avec des points de couleurs (bruit chromatique) ou des micro-zones plus claires (bruit de luminance) sur l'image.
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Bruit_num%C3%A9rique

    Effet du bruit sur l'image

    Si je prends pour source d'image un gris très foncé ayant une luminance de 40 avec des conditions externes (boitier, t expo, température) qui font que le niveau de bruit max est de 15 .

    A - Je sous expose d'un IL ma cible de L=40 a la prise de vue, le capteur délivre une valeur d'environ 20. Cela me fait sur les zones bruitées des valeurs de 20+15=35. Mon post traitement nécessaire pour retrouver la valeur cible de 40 du signal utile multiplie par 2 tout les points de l'image (points bruités et non bruités). On se retrouve donc a 40 sur les zones saines et a 70 sur les zones bruitées : Rapport bruit/signal (70-40)/40=0.87

    B - Si je surexpose d'un IL, le capteur délivre une valeur de 80, ce qui me fait 80+15=95 sur les points bruités. Apres traitement je divise par 2 et j'ai le couple 40 et 47.5 ce qui me donne un rapport b/s de 0.18 soit nettement mieux avec des points bruités moins visibles.

    Sur les zones claires le principe est exactement le même mais le rapport l'effet du bruit étant moins sensible des les départ (un bruit de 7.5 ou 30 sur une valeur de 220 cela ne fait pas une grosse différence).
    Bon, les puristes vont me dire : Oui mais si tu surexpose en augmentant ton temps de pose ou les isos tu augmente le bruit …….. c'est vrai ce sera surtout valable pour les fortes valeurs et il y a un moment ou l'effet de la méthode "a droite" sera limité.

    Saturation des valeurs et linéarité RGB.

    Comme dit plus haut en info on travaille sur une image positive avec une échelle finie 0 noir a 255 linéaires. Mais l'appareil photo travaille en IL sur une valeur log base 2 ….. cela c'était ma théorie de départ, si je fait des essais avec un boiter c'est un peu différent avec les valeurs suivantes :

    Le tableau indique la valeur de sur/sous expo en Il, la valeur RGB, et le rapport entre deux valeurs adjacentes. Les matheux me donneront la formule d'équivalence je suis devenu incapable de le retrouver. Celles-ci ont été récupérées avec un 5d3 en jpeg sRGB .

    IL RGB delta (désolé les tabulations ont sautés)
    -9 0 Saturation
    -8 0
    -7 1 2
    -6 2 2.5
    -5 5 2
    -4 10 2
    -3 21 1.9
    -2 41 1.9
    -1 78 1.6
    0 127 Barre histogramme centrée
    1 184 1.44
    2 228 1.3
    3 254 1.1
    4 255 1.005
    5 255 Saturation

    Que peut on apprendre de ce tableau

    - Que la dynamique disponible par le système de numérotation RGB est bien directement dépendante de sa précision en bits, ici si je prends la plage des zones noires j'ai comme valeurs RGB pour les IL en 8bits :

    . -4/11, -5/5, -6/2, -7/1 , -8/0, -9/0 ….

    En 16 bits il me sera possible en interpolant (multiplication par 256) d'avoir

    . 0/32768 …. -4/2816 , -5/1280 , -6/512, -7/256 , -8/128, -9/64, -10/32 … 16/0

    La saturation due aux arrondis arrive beaucoup plus tard et permet d'exprimer une dynamique plus grande…. Et bien sur je ne parle pas du capteur, ni de l'appareil photo, uniquement ce que permet cette numérotation (sujet du fil).

    - Si le nombre de valeurs RGB utilisables au dessus et en dessous du gris moyen (0IL) sont symétriques et linéaires (+/- 127) ce n'est pas le cas des valeurs en IL (-8 / +4).

    Si un décalage d'expo d'un IL fait perdre par saturation un IL de dynamique, une sous expo agit sur un panel de 8IL une sur expo sur un panel de 4IL ce qui est plus gênant.

    Certes si le nombre de dégradés dans les tons moyens clairs est supérieur a celui des tons moyens foncés (127 valeurs pour 4IL d'un coté et 8 IL de l'autre) c'est aussi au détriment des très hautes lumières, ce qui est au dessus de +3IL c'est 1 ou 0, la même chose en foncé -3IL c'est 22 a 0. C'est par exemple visible sur l'image mise ne exemple plus haut, les franges de dégradés sont plus visibles dans les tons clairs .

    On retrouve ici la démonstration de l'adage qu'une photo sous exposée est toujours rattrapable, une photo cramée perdue …….. Alors dire d'exposer à droite pour privilégier les hautes lumières me semble un peu incohérent.


    En conclusion, on expose à droite pour éviter le bruit tout en évitant toute surexpo …… perso mon credo : Expose juste mais surtout ne sous expose pas.

  14. #14
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    si je le divise en 4 morceaux (c'est bien souvent comme cela qu'il est affiché sur l'apn), le dernier contient à lui seul autant d'information que les 3 autres réunis.
    C'est bien le probleme, tu a plus d'infos a gérer avec moins de valeurs ....... parce que tes valeurs RGB elles contrairement a la repartition statistique de tes pixels (l'histogramme) elles sont reparties sur tes 4 morceaux, de plus non linéairement (voir plus haut).




    Ps : Et ce sera ma seule et dernière réponse

  15. #15
    Modérateur Avatar de Mnemmeth
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    pour le tableau passe en mode avanee et tu peux ajouter un tableau dans ce cas
    Je relirais plus tard mais tu as reussi a me larguer en cours de route (felicitations )

  16. #16
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    Uniquement pour précision, ma dernière réponse ne répondait que pour l'histogramme à droite (citation), et non de profondeur de couleur ...
    1DX+5DIII+16-35mm f4L+24-105mm F4L IS+50mm f1.4+85mm f1.8+100mm f2.8L IS+135mm F2L+70-200 f2.8L IS II+200mm f2L IS+300mm f2.8L IS II - MES PHOTOS

  17. #17
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    Je relirais plus tard mais tu as reussi a me larguer en cours de route
    Désolé ce qui signifie que je n'ai pas été assez clair et simple. Et puis je n'ai pas creusé assez pour être sur a 100% que ce ne soit pas du bullshit, comment sont les valeurs réellement utilisées en sortie de convertisseur AD, dans un tiff 16bits ou du raw (du jpeg c'est autre chose) utilisent bien cette échelle linéaire avec les valeurs RGB lues dans photophop et les les logiciels de traitement sur laquelle je me suis basé. Les profils sRGB et adobe influent aussi le résultat et je n'ai pas traité ....... bref pas mal d'autre inconnues qui ne mettent peut être pas en cause ma démonstration ....... ou l'invalident complétement (Bon, pour le bruit, la je suis sur a 99.99999%)

  18. #18
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    Alors, on ne tient pas parole

  19. #19
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  20. #20
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    ...
    En conclusion, on expose à droite pour éviter le bruit tout en évitant toute surexpo …… perso mon credo : Expose juste mais surtout ne sous expose pas.
    Ca, ça fait longtemps que je le dis sur le forum.

    Le pseudo tableau montre bien que le capteur ne donne pas de valeurs utiles sur les 15 niveaux d'IL cités. Au mieux entre 13 et 14 bit, c'est connu.
    Ensuite, soit le logiciel interne de l'appareil transcrit ces données et ramène tout ça sur 8 bit, soit c'est le dérawtiseur qui le fait.
    Que le photographe sur- ou sous-expose d'1 IL n'a donc aucune conséquence (si le photographe dérawtise lui-même). Si le jpeg est produit par l'APN, c'est différents. Des valeurs peuvent être perdues. Au delà d'1IL, tout dépend du type d'image.

    Enfin, rappelons que le bruit vient uniquement de l'amplification du signal reçu par le capteur. Testez un photo d'une page noire à 100 ISO et la même page à 6400 ISO. En principe, elle devrait rester noire. Ce qui n'est évidemment pas le cas. Le bruit apparaissant au fur et à mesure de l'amplification.

    Contrairement à la pellicule qui proposait plusieurs sensibilités nominales (avec une montée du grain liée à la sensibilité), le capteur a une sensibilité nominale fixe (environ 200 ISO) qui est amplifiée vers le haut (le plus souvent) ou vers le bas. Et comme tout amplificateur non numérique (puisque tant que l'image n'est pas enregistrée elle est encore analogique), il produit un bruit.

    Eh oui. On dit APN (appareil photo numérique) mais en fait, le signal d'abord analogique et converti ensuite en numérique.

 

 

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