.
virusphoto virusphoto

Identifiant

Mot de passe

Derniers messages Messages du jour Sujets sans réponse S'inscrire

Rejoignez-nous !

VirusPhoto » Forum » Les articles VirusPhoto » Tutoriels sur la technique photo

Aller au premier non-lu

Filtre passe-bas du capteur. Késako ?

Article rédigé par Grumot, le 30/11/2007.Voir son profil

Dans la série "j'aime bien savoir comment fonctionne mon APN", après les iso, voici une explication du pourquoi du comment du filtre passe-bas sur les capteurs.

Tout d'abord, il est utile de rappeler que tous les APN n'ont pas cette "fonctionnalité" vu que c'est une partie assez onéreuse du capteur et assez difficile à mettre proprement en oeuvre. Les reflex en sont par contre vraisemblablement tous équipés.

Les capteurs des reflex sont le plus souvent équipés de deux types de filtres. Un filtre en longueur d'onde qui coupe les infra-rouges (IR) et ultra-violets (UV) indésirables et un filtre passe-bas.

N.b.: le filtre qui coupe les IR empèche d'ailleurs sur certains capteurs de pouvoir faire de la photo proche infra-rouge qui rend les feuilles des arbres blanches et les ciels noirs... mais ce n'est pas le sujet de cet article


Le capteur d'un APN est composé de pixels dont chacun est composé de sous-pixels rouge-vert-bleu. A ces trois sous-pixels s'ajoute éventuellement sur certains capteurs un sous-pixel supplémentaire achromatique destiné aux basses lumières (comme pour l'oeil humain d'une certaine manière : voir le rôle des bâtonnets).

Mais cette structure a certains défauts !


1. Artefacts

Pour simplifier l'explication on va prendre un capteur qui est une bande de pixels, et chaque pixel ne va avoir que deux sous-pixels rouge et vert. Le pricinpe reste exactement le même pour un capteur qui a des pixels ordonnés en mosaïque, avec 3 sous-pixels (ou plus) chacun.

Notre capteur va donc se présenter comme ceci :



Rouge + Vert = Jaune,
donc on va essayer de voir des bandes jaunes (qui alternent avec des bandes noires) avec ce dispositif.

On se place dans une situation de macrophoto avec un rapport 1:1, comme ça ça simplifie les calculs pour les distances entre deux bandes. une distance (latérale, i.e. par exemple entre deux bandes) sur l'objet = cette même distance sur le capteur.

Voici l'objet que l'on va essayer de photographier :



On appelle L la distance entre deux bandes.
On appellera i la largeur d'un pixel composé de deux sous-pixels.

Lorsque L = 2 x i
tout se passe bien :



Si on recompose ce qui est enregistré par le capteur, on obtient bien une alternance de deux jaunes, deux noirs, deux jaunes etc.

Par contre, lorsque par exemple L vaut deux fois et demi i, on obtient ceci :



Et alors si on recompose ce qui est enregistré par le capteur, on obtient :



Des pixels verts commencent à apparaître...

avec le même rapport entre L et i, on aurait aussi obtenir ceci :



et la recomposition aurait donné :



Des pixels verts foncé et rouges foncé apparaissent...

Ces phénomènes sont très gênants dès que l'on essaie de photographier des objets qui ont des motifs périodiques. Mais en réalité, on est même gêné dès qu'on photographie un objet contrasté. Dès qu'il y a un passage noir > blanc par exemple, on a un risque de voir apparaître des irisations (un peu similaires à des irisations dues à des aberrations chromatiques).

Heureusement, les constructeurs ont su mettre en oeuvre un filtre qui attenue très fortement ce phénomène. On l'appelle filtre passe-bas ou bien filtre anti-aliasing.

2. Le filtre anti-aliasing (A-A) ou filtre passe-bas

N.b.: attention, ici "passe-bas" sous-entend passe-bas spatial (donc lissage), ce qui n'a rien à voir avec un filtre passe-bas en audio qui correspondrait en optique à un filtre qui laisserait uniquement passer par exemple le rouge (ondes à basses fréquences en optique du visible) ou bien qui couperait les UV en ne laissant passer que le visible (qui est en basses fréquences en comparaison aux UV).

Le principe de ce filtre est d'étaler la lumière qui arrive sur un sous-pixel pour qu'elle recouvre un pixel entier. Ainsi, les artefacts décrits précédemment sont très largement attenués.
Son fonctionnement est en général basé sur des principes de polarisation de lumière. Le résultat est qu'un faisceau lumineux est divisé en deux faisceaux formant un très léger angle :



Etant donné que ce système (de formation du second rayon) est souvent basé sur la polarisation de la lumière qui arrive sur le capteur, on s'étonne donc moins que le capteur du 350D de canon annonce un filtre polarisant devant son capteur. Cela fait partie de son filtre passe-bas. C'est néanmoins je crois un cas isolé qui ne vaut pas pour les autres APN.
Pour le vérifier ceci sur votre propre APN, il suffit de viser son écran plat d'ordinateur avec l'appareil photo et de prendre des photos successives en inclinant le boitier de 45° supplémentaires à chaque fois. Si aucune image n'est noire, c'est que le capteur ne comporte pas de filtre polarisant.


Pour conclure
Cet article n'entre sciemment pas dans les détails techniques, l'idée étant de donner un aperçu du fonctionnement du passe-bas des capteurs, plutôt que de décrire de façon scientifique ce fonctionnement.
J'essaierai autant que possible de répondre aux éventuelles questions...
Outils de la discussion Rechercher dans la discussion
Outils de la discussion
  #2  
non lus 30/11/2007, 14h08
Jeff.
 
Messages: n/a
Photiz
Encore un article excellent
Merci Grumot.
+200 photiz.
Réponse avec citation
  #3  
non lus 30/11/2007, 15h13
Avatar de Goffer
Membre
Ma pratique de la photo: Passionné de photo
Matériel: Reflex numérique
 
Messages: 958
16245 Photiz
belle explication et bien illustré !
Réponse avec citation
  #4  
non lus 30/11/2007, 15h50
Avatar de olivius
Membre
Ma pratique de la photo: La photo est mon métier
Matériel: nikon
 
Messages: 119
1885 Photiz
j' avoue que par manque de courage j' ai decroché mais bravo quand même
Réponse avec citation
  #5  
non lus 30/11/2007, 15h59
++dominik
 
Messages: n/a
Photiz
Sympa comme explication
Réponse avec citation
  #6  
non lus 30/11/2007, 17h15
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique régulière
 
Messages: 27
345 Photiz
tres interessant merci!
par contre lorsque tu dis "en inclinant le boitier de 45° supplémentaires à chaque fois.", tu veux dire faire tourner l'APN sur lui-meme autour d'un axe perpendiculaire a l'ecran et qui passe par le centre de l'objectif, comme on ferait tourner un filtre polarisant, non? je suis pas sur d'etre clair non plus, malgre ma phrase a rallonge!
Réponse avec citation
  #7  
non lus 30/11/2007, 17h32
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: EOS
 
Messages: 1 883
14775 Photiz
Citation:
Posté par pkabz Voir le message
lorsque tu dis "en inclinant le boitier de 45° supplémentaires à chaque fois.", tu veux dire faire tourner l'APN sur lui-meme autour d'un axe perpendiculaire a l'ecran et qui passe par le centre de l'objectif, comme on ferait tourner un filtre polarisant, non?

+1 c'est ça

merci pour vos commentaires


Effiix : effectivement, je viens de relire une nouvelle fois ma deuxième partie. Je devais plus être très frais quand je l'ai écrite... on ne peut pas dire que j'ai été généreux en commentaires
genre j'aurais pu rajouter un exemple avec les bandes jaunes, ça n'aurait pas fait de mal.
Bon, je vais voir si je peux bricoler un truc pour l'ajouter ici, c'est vrai que ce serait bien.
Réponse avec citation
  #8  
non lus 30/11/2007, 18h12
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: Alpha 700 + Minolta D5D 18/70 + 75/300 + 50 f1.4 + 15 f2.8
 
Messages: 199
2760 Photiz
Merci beaucoup
Réponse avec citation
  #9  
non lus 30/11/2007, 18h55
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: EOS
 
Messages: 1 883
14775 Photiz
Bon, alors voilà...
__________________________________________________ _______________________

Avec le filtre A-A, quand on image nos bandes jaunes, on obtient ça :



On remarque donc que ce filtre n'est pas l'arme absolue contre l'aliasing, mais que par contre il l'attenue très fortement. Optiquement, c'est à peu près le maximum que l'on puisse faire.

Pour finir (et là je vous demande de me croire sur parole), à partir de cette dernière image, obtenue avec un filtre A-A, il est possible par un traitement d'image très spécifique, de diminuer encore cet aliasing sans perdre d'information, ce qui n'était pas le cas sans le filtre. Dans le cas simple que nous venons de prendre en illustration par exemple, un traitement d'image permettrait de remonter exactement à l'image filtrée (bandes jaunes, jaunes foncé et noires, sans les teintes orangée et vert clair).

_________________________________________

Bon, voilà, j'ai peur que ce ne soit pas beaucoup plus clair finalement... mais ça illustre un petit peu mieux l'effet du filtre
Réponse avec citation
  #10  
non lus 30/11/2007, 19h25
Avatar de gordiflot
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: Sony Alpha 100, 18-70, 75-300, 50 f1,4; Canon PowerShot S1
 
Messages: 247
4300 Photiz
Merci Grumot pour nous amener pas à pas à comprendre le fonctionnement de nos apn.
Réponse avec citation
  #11  
non lus 30/11/2007, 21h05
Avatar de defecto
Animateur
Ma pratique de la photo: Passionné de photo
 
Messages: 9 474
91047 Photiz
bravo pour ce super article...
tres interessant
Réponse avec citation
  #12  
non lus 01/12/2007, 02h06
Avatar de Artaek
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique régulière
Matériel: EOS 400D
 
Messages: 189
1380 Photiz
Super article, comme d'hab, merci.
Réponse avec citation
  #13  
non lus 01/12/2007, 19h41
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: EOS
 
Messages: 1 883
14775 Photiz
merci pour vos commentaires...
Après mûre réflexion, je ne suis toujours pas vraiment satisfait de ma dernière explication. C'est pas joli joli, mais j'arrive pas à formuler ça plus proprement...
Bon, ben on va dire qu'on va faire avec pour l'instant. Si j'ai un éclair de génie et que j'arrive à tourner ça autrement, je vous fais signe
Réponse avec citation
  #14  
non lus 03/12/2007, 10h05
Avatar de ComputerHotline
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique régulière
Matériel: Nikon D7100 + divers obj + Nikon Coolpix P7100 + trépieds
 
Messages: 467
3180 Photiz
Dans votre article, vous parlez de pixels, hors il s'ait de photosites et non de pixels.
Réponse avec citation
  #15  
non lus 03/12/2007, 11h50
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: EOS
 
Messages: 1 883
14775 Photiz
Citation:
Posté par ComputerHotline Voir le message
Dans votre article, vous parlez de pixels, hors il s'agit de photosites et non de pixels.

??
Mais un photosite, c'est un pixel, non !?
sauf que "pixel" c'est anglo-saxon et que ça ne spécifie pas si c'est sur un capteur ou un émetteur alors qu'en français on peut faire la différence... non ?

'fin moi je voyais ça comme ça...
Réponse avec citation
VirusPhoto » Forum » Les articles VirusPhoto » Tutoriels sur la technique photo

Commentaire

Non-lu Non-lu  
Bloguer ceci Outils de l'article Rechercher dans cet article Note: Note de l'article : 5 votes - moyenne : 4,20.

Outils de l'article Rechercher dans cet article
Rechercher dans cet article:

Recherche avancée
Noter la discussion
Noter la discussion:

 


LinkBacks Enabled by vBSEO © 2011, Crawlability, Inc.
Powered by vBulletin® Version 3.8.2 - Copyright ©2000 - 2013, Jelsoft Enterprises Ltd.
2006 - 2017 © ® VirusPhoto. Tous droits réservés.