Piqué et résolution des capteurs

[jimby75]

Posté par atropos

Tout dépend du MTF que tu prends. Dans le cas de photozone, ils cherchent à compter le maximum de paires de ligne Noire/Blanche qu'on peut détecter avec un fort contraste (MTF50%). Dans la pratique, on est pour ainsi dire jammais dans ce cas de figure.

Après entre la théorie et la pratique il y a une grosse différence.

Un exemple simple avec un capteur monochrome sans filtre de 75x50 pixels et un objectif parfait. En théorie on doit pouvoir photographier un damier de 75x50 cases...

On s'arrange pour photographier un damier de sorte que une case du damier occupe exactement 1 pixel... On obtient un rendement de 100% et une photographie d'un damier de 3750 cases bien distinctes.

Maintenant, si on décale un peu l'appareil photo de sorte que chaque case se retrouve à cheval sur 2 pixels avec une répartition de 50% sur chaque pixel... On obtient un rendement de 0% et une photographie d'un rectangle gris uniforme de 75x50 pixels car chaque pixel verra par la même quantité de lumière.


Après, à partir de la position initiale et en se calant la case en haut à gauche du damier sur le pixel en haut à gauche du capteur, on s'arrage pour potographier le damier en s'éloignant un peu de sorte qu'il n'occupe plus que 74x49 pixels... On obtient une croix grise diffuse au centre du damier...


On fait l'inverse et on se rapproche de sorte qu'une case du damier ocupe 2.25 pixel (1.5 pixel de haut x 1.5 pixel de large). Alors qu'on souhaite photographier un sujet nettement moins détaillé que la résolution du capteur (un damier d'environ 50 cases de large sur 33 cases de haut), on perd toute notion de damier... On voit juste un motif plus ou moins régulier...

Enfin, on s'arrange pour incliné légèrement l'appareil photo sur sa droite de 5°. on obtient un "grillage" gris par dessus le damier. Avec une image beaucoup plus grande, on obtient un effet similaire (mais maillage plus grand) avec des angles nettement plus petits.


Tout ça pour dire qu'un capteur ne peut pratiquement pas pas détecter des détails régulier à fort constraste de l'ordre de sa résolution nominale dans de bonnes conditions. Ca ne marche que de façon pontuelle et celà dégrade grandement la qualité de l'image dans son ensemble. Donc on filtre pour réduire les abbérations provoqué par la matrice régulière du capteur mais en contrepartie on perd énormément en résolution. A un point tel que la grande majorité des cailloux sont bridé par le capteur.

PS: Et là on n'est que dans le cas d'un capteur monochrome, avec la couleur, c'est encore pire.

Super post de vulgarisation .

On va voir si j'ai compris:

Pour éviter les problèmes que tu décris, on a finalement intérêt à ce que la résolution du capteur soit largement supérieure à celle de l'objo mais que l'image produite par le processeur ait une définition conforme à ce que peut produire l'objectif pour la taille de capteur.

Exemple:
soit un objectif doté d'une résolution théorique de 8 mpx sur capteur APS-C.
Si le capteur APS-C a lui même une résolution de 72 Mpx, on aura 9 pixels (un carré de 3x3) capteur pour un pixel objectif ce qui minimisera grandement les erreurs liés au décalage dont tu parles si finalement on produit une image de 8 mpix dont la valeur de chaque pixel est calculée à partir d'une moyenne effectuée sur 9.

[sebmafate]

Il me semble qu'après apparait un autre problème...

Plus le photosite est petit et plus on rencontre d'aberrations chromatiques.

Ainsi, je crois que les capteurs APS-C ont aujourd'hui atteint une limite avec les 12Mpx... puisqu'au délà de F/11 il devient difficile d'avoir une image propre.
C'est ce que j'ai lu... je vous scannerais l'article.

En gros, l'avenir est aux capteurs FF s'il l'on veut augmenter le nombre de pixels.

[predigny]

Posté par atropos

Je suis d'accord avec toi que c'est un cas extrême, mais n'en est-il pas de même avec les test MTF50% ? ....

Le test du MTF50 peut être basé sur pas mal de types de mires différentes et toutes donnent à peut près le même résultat. L'une des mires les plus simple est juste une transition noir/blanc en biais qui correspond à bien des cas d'images réelles. La photo de cette transition est très molle et pateuse dans le cas d'objectifs de faible qualité, et est extrèmement nette pour un excellent objectif. Une analyse très simple de cette transitio sur la photo par un logiciel comme sfrwin donne instantanément une courbe qui montre de façon très claire la définition de l'objectif et la façon dont évolue le contraste dans les hautes fréquences spaciales. Un seul coup d'oeil à cette courbe montre si l'objectif est très bon ou mauvais. La confirmation avec de vraies photos de la vraie vie, confirme complètement les résultats que montrent ces courbes. Evidemment d'autre paramètres comme la déformation des droites ou du vigneting,... ne sont pas pris en compte dans ces tests et sont pourtant importants.
Devinez le quel de ces deux objectifs est le meilleur ...

[Norbert75]

Posté par sebmafate

En gros, l'avenir est aux capteurs FF s'il l'on veut augmenter le nombre de pixels.

Même avec un full frame, on atteint dejà la limite avec le 1DSMKIII : avec 160 pixels/mm on obtient en gros 80 paire de lignes au mm (fréquence de Nyquist), bien peu d'optiques sont capables d'atteindre cette valeur et encore s'agit-il de mires à contraste 1000:1, bien loin des valeurs des photographies de"la "vraie vie".
Seules les optiques parmi les meilleures (et encore) sont capables d'exploiter le potentiel d'un capteur 22MPx.
La question qui reste : en a-t-on vraiment besoin ....

[TransFXB]

Posté par predigny

Parcontre dans le dernier post de TransFXB, la dernière ligne m'est totalement incompréhensible car il me semble que pour les compacts avec beaucoup de Mpixels, l'optique est complètement insuffisante pour exploiter la haute densité de pixels.

ben non, c'est bien ce que je dis : on arrive aux limites avec de petits capteurs ayant plein de pixels et une optique moyenne. Les compacts sont donc à la limite (voire au dessous (donc pas bons), mais je voulais rester politiquement correct).

Posté par predigny

Heu ! c'est le contraire, non ? Pluss de pixels verts donc pluss de résolution dans le vert. Le vert étant la composante dominante de la lumière du jour, en doublant le nombre de récepteurs verts, on optimise la résolution de luminance à laquelle l'oeil est le plus sensible.

Oui pour la sensibilité mais non pour la résolution. Imagine que le capteur soit formé d'un seul gros photosite, le vert, par exemple. Dans ce cas, il est évident que même si l'objectif est capable de "séparer" deux objets, le capteur ne le verra pas puisqu'il n'a qu'un seul photosite.

je cite (cambridgeincolour.com) :
Another complication is that bayer arrays allocate twice the fraction of pixels to green as red or blue light. This means that as the diffraction limit is approached, the first signs will be a loss of resolution in green and in pixel-level luminance. Blue light requires the smallest apertures (largest f-stop number) in order to reduce its resolution due to diffraction.

Deux bon articles sur le sujet (en anglais) :

Celui-ci est en plein dans le sujet (Est-ce que les capteurs possèdent plus de résolution que les objectifs ?) :
Do Sensors "Outresolved" Lenses?

Celui-ci concerne des données plus fondamentales :
Diffraction Limited Photography: Pixel Size, Aperture and Airy Disks

[predigny]

Je pense que l'on ne raisonne pas dans le même sens : l'un pense limite du capteur et l'autre limite de l'objectif.

[TransFXB]

Posté par predigny

Je pense que l'on ne raisonne pas dans le même sens : l'un pense limite du capteur et l'autre limite de l'objectif.

Oui, c'est excatement ça ! Et la question est : "quand est-ce que la résolution du capteur dépasse la résolution de l'objectif ?"

Il s'agit bien d'une part, d'estimer la résolution d'un capteur et d'autre part, estimer la résolution de l'objectif. Et quand l'une est du même ordre de grandeur que l'autre, on commence à avoir des problèmes ou du moins des questions.

[predigny]

Posté par TransFXB

Oui, c'est excatement ça ! Et la question est : "quand est-ce que la résolution du capteur dépasse la résolution de l'objectif ?"...

Et pour moi c'était : "quand est-ce que la résolution de l'objectif dépasse celle du capteur" Pour un modèle d'appareil donné, on ne peut pas considérer la résolution du capteur comme une variable représant la qualité. D'ailleurs je ne suis pas sûr que le terme résolution convient pour un capteur, je crois que la "définition" serait plus adéquate mais je n'en suis pas sûr.

[Norbert75]

En fait il faudrait parler de "pouvoir résolvant" ou de "résolution" pour le capteur(comme pour un film) et de "pouvoir séparateur" pou l'objectif.

Mais bon, je pense que tout le monde à compris le sujet du fil : certains capteurs ont un pouvoir résolvant supérieur au pouvoir séparateur de certains objectifs.