.
virusphoto virusphoto

Identifiant

Mot de passe

Derniers messages Messages du jour Sujets sans réponse S'inscrire

Rejoignez-nous !

VirusPhoto » Forum » Discussions sur la photo » La photographie numérique

Aller au premier non-lu
  #1  
non lus 25/08/2008, 23h12
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: 6D, 40D, G9, 16-35 2.8L II, 24-70 2.8L, 70-200 2.8L II IS
 
Messages: 920
5660 Photiz - Faire un don

Capteurs, pixels et diffraction


Les principaux fabricants d'apn, Canon, Nikon, Sony et Pentax, communiquent beaucoup sur le nombre de pixels de leurs boitiers et se livrent en fait à une véritable surenchère, comme en témoignent l'annonce par Sony d'un FF de 25MP et par Canon d'un APS-C de 15MP. Ils sont beaucoup plus discrets par contre lorsqu'il s'agit de préciser la taille des pixels et ses conséquences inéluctables sur la diffraction et la qualité des clichés.

Vous êtes-vous jamais demandés comment calculer la "taille" d'un pixel ou, plutôt, du photosite qui l'enregistre sur le capteur? Je m'excuse auprès de ceux qui le savent mais j'écris pour les autres, la catégorie des débutants à laquelle j'appartiens. Cela me semble d'autant plus nécessaire que cette dernière est celle qui est la plus influencée de manière irrationnelle (il existe également des raisons plus rationnelles) par l'argument pixel.

Pour calculer la taille d'un pixel, il faut partir de celle du capteur et la convertir en microns, puisque c'est l'unité dans laquelle est mesuré le pixel. Sur mon Canon 40D, la taille du capteur APS-C est précisément de 14,8 x 22,2 mm. Le micron étant défini officiellement comme la millionième partie du mètre équivaut donc à un millième de mm. La taille du capteur du 40D, exprimée en microns, est donc de 14800 x 22200 microns, soit une surface de 328560000 microns carrés. Cette surface contient très précisément 3888 x 2592 pixels, soit 10077696 pixels. La surface de chacun de ces pixels est donc de 328560000 : 10077696 = 32,6 microns carrés (pour arrondir ). Les pixels étant des carrés, leur côté peut être évalué à racine carré de 32,6 microns carrés, soit 5,71 microns. Cette taille est confirmée par le manuel de Vincent Luc et Benjamin Effosse sur le 40D qui donne une valeur arrondie de 5,7 microns.

Je m'excuse de ce calcul un peu complexe mais il a son importance pour comprendre la diffraction. Cette dernière consiste en une déviation de la lumière lorsque cette dernière passe par une ouverture réduite, d'autant plus importante que l'ouverture sera réduite. D'une manière pratique, il en résulte que plus le diaphragme d'un objectif est fermé, plus l'image d'un point net apparaît comme une tache entourée d'anneaux alternativement clairs et foncés, appelée "disque de diffraction" ou "disque de Airy". Au delà d'une certaine limite, ce phénomène se traduit par une perte de netteté et de contraste et, parfois, par l'apparition de franges colorées sur l'image (aberration chromatique). Cette limite est atteinte lorsque la déviation de la lumière atteint la taille de 2 pixels contigus soit, dans le cas du 40D, 5,7 + 5,7 microns = 11,4 microns. A f:16, la taille du disque de Airy atteint 10,9 microns, il est donc conseillé, en prenant une marge de sécurité, de ne pas fermer le 40D au delà de f:11.

Qu'en est-il de ces merveilleux appareils que l'on nous annonce à 25MP en FF ou en 15MP en APS-C? Un calcul sommaire montre que le sony 900 devrait avoir une taille de pixel de 5,9 microns, ce qui passe encore, et le canon 50d de 4,7 microns, inférieure aux 5 microns jugée par les spécialistes comme la limite inférieure à ne pas franchir. Cela signifie que le seuil de diffraction sera atteint à 4,7 + 4,7 = 9,4 microns, permettant une fermeture maximale du 50d probablement autour de 8. Ce qui sera sans conséquence pour des utilisations standards mais risque de poser des problèmes dans des domaines tels que le paysage et la macro lorsque l'on recherche la plus grande profondeur de champ possible. Il est à noter par ailleurs que, tant l'alpha 900 que le 50d sont très loins en termes de taille de pixels du 5d de canon ou des d3/ d700 de Nikon. Sachant que Nikon s'est toujours réservé un léger avantage en termes de taille de pixels, tant sur ses APS-C avec un coefficient multiplicateur de 1,5 contre 1,6 pour canon (ce qui signifie que la surface des capteurs APS-C Nikon est légèrement supérieure à celle des APS-C Canon) que sur ses nouveaux FF limités à 12,1MP contre 12,7MP pour le 5d. Une donnée à prendre en compte dans l'achat d'un boitier, sachant que, contrairement au bruit numérique qui fait l'objet de traitements de plus en plus sophistiqués, on n'a pas trouvé à ce jour de remède à la diffraction qui est un phénomène optique et non électronique.

Dernière modification par Bark_Vador 25/08/2008 à 23h16.
Réponse avec citation

Pour participer aux discussions et avoir accès à tous les outils
proposés sur VirusPhoto, inscrivez-vous en quelques secondes : cliquez ici.

Outils de la discussion Chercher dans ce sujet
Rechercher dans la discussion:

Recherche avancée

Noter la discussion
Evaluez cette discussion :
  #2  
non lus 25/08/2008, 23h35
Membre
Ma pratique de la photo: Je débute
Matériel: Reflex, télémétrique, moyen format, chambre
 
Messages: 895
5310 Photiz - Faire un don
Citation:
Posté par Bark_Vador Voir le message
Cette dernière consiste en une déviation de la lumière lorsque cette dernière passe par une ouverture réduite, d'autant plus importante que l'ouverture sera réduite. D'une manière pratique, il en résulte que plus le diaphragme d'un objectif est fermé, plus l'image d'un point net apparaît comme une tache entourée d'anneaux alternativement clairs et foncés, appelée "disque de diffraction" ou "disque de Airy".

Juste une petite correction : accroches toi pour réussir à obtenir une figure de diffraction dans des conditions normales A moins que tu ne t'éclaire qu'avec des sources lumineuses cohérentes.
Dans les fais on obtiendra juste une tache floue.
Ca change rien à ton raisonnement, c'est juste pour éviter que les gens s'imagine des trucs faux.
Réponse avec citation
  #3  
non lus 25/08/2008, 23h45
Avatar de shog
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique régulière
Matériel: Iphone 3g objectif 6x pour iPhone 3G Maglite housse néoprène
 
Messages: 2 500
17600 Photiz - Faire un don
très intéréssant merci bark
Réponse avec citation
  #4  
non lus 25/08/2008, 23h55
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: 6D, 40D, G9, 16-35 2.8L II, 24-70 2.8L, 70-200 2.8L II IS
 
Messages: 920
5660 Photiz - Faire un don
Citation:
Posté par FX-Bucher Voir le message
Juste une petite correction : accroches toi pour réussir à obtenir une figure de diffraction dans des conditions normales A moins que tu ne t'éclaire qu'avec des sources lumineuses cohérentes.
Dans les fais on obtiendra juste une tache floue.
Ca change rien à ton raisonnement, c'est juste pour éviter que les gens s'imagine des trucs faux.

Bon, tu sembles valider mon raisonnement, ce qui est un bon départ. En effet, s'il est incontestable, de nombreux débutants comme moi (je le suis de plus en plus uniquement par antériorité ) n'en sont pas conscients. Pourrais-tu expliciter ce que tu entends par "figure de diffraction dans des conditions normales" et "à moins que tu ne t'éclaires qu'avec des sources lumineuses cohérentes"? Cela aurait-il pour conséquence de rendre moins probable ou de favoriser la diffraction?
Réponse avec citation
  #5  
non lus 26/08/2008, 00h27
Membre
Ma pratique de la photo: Je débute
Matériel: Reflex, télémétrique, moyen format, chambre
 
Messages: 895
5310 Photiz - Faire un don
Citation:
Posté par Bark_Vador Voir le message
Pourrais-tu expliciter ce que tu entends par "figure de diffraction dans des conditions normales" et "à moins que tu ne t'éclaires qu'avec des sources lumineuses cohérentes"? Cela aurait-il pour conséquence de rendre moins probable ou de favoriser la diffraction?

C'est vrai qu'un petit cours de physique ondulatoire ne fait de mal à personne finalement : pour avoir des figures de diffraction, il faut qu'il y est interférence (2 ondes de même fréquence s'élimine ou s'additionne en un point) et cela suppose d'avoir une source lumineuse qui émet des ondes "stables" dans le temps et dans l'espace. Mais c'est rarement le cas. Pour avoir une illustration assez visuelle, on peut faire une analogie avec le diapason en musique. Selon l'endroit (et surtout la direction) d'où on écoute le diapason, on va l'entendre plus ou moins fort (Essayez ceux qui font de la musique).Mais si on a plein de diapasons réunis (incohérence spatiale), même s'ils vibrent à la même harmonique, on n'aura pas ce phénomène, juste un gros bruit flou. De même si on tape très vite (difficile à faire facilement) sur le diapason pour l'exciter (incohérence temporelle). C'est la même chose avec une source lumineuse, et dans les faits il est assez difficile d'obtenir des figures de diffraction (donc pas de cerce avec des anneaux autour, juste un gros point flou) car il faut des lampes spéciales (au passage y'en a qui savent où on peut trouver des sources lumineuses cohérentes dans la vie courante, j'avoue que ça m'intéresse fortement).

Quand à valider intégralement ton point de vue, en fait non : je demeure assez mitigé quand au effet de l'augmentation du nombre de pixel et je n'arrive pas à pencher définitivement d'un côté ou de l'autre.
Réponse avec citation
  #6  
non lus 26/08/2008, 00h28
Avatar de lamentor
Membre
Ma pratique de la photo: Je débute
Matériel: Sony A200 - Sony 3.5-5.6/18-70 Sony 4.5-5.6/75-300
 
Messages: 300
4770 Photiz - Faire un don
Méfiance, dans un passé pas si éloigné, des scientifiques de renommé demontraient qu'il était impossible pour l'homme de se déplacer à plus de 50km/h.

En informatique électronique (faut préciser car l'informatique ne l'est pas forcement), on nous annonçaient des tas d'impossibilités qui ont été balayées.

Attendons de voir ce que va sortir Sony qui n'est qu'un tout petit artisan travaillant dans un garage et Canon qui lui travaille dans une cabine téléphonique qu'il squatte.

Si les politiques ne nous traitent que comme des cons, c'est qu'ils ne risquent pas grand chose que de s'enrichir. Les boîtes de renom ont un retour de manivelle immédiat.
Attendre et voir.
Réponse avec citation
  #7  
non lus 26/08/2008, 02h13
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: 6D, 40D, G9, 16-35 2.8L II, 24-70 2.8L, 70-200 2.8L II IS
 
Messages: 920
5660 Photiz - Faire un don
Citation:
Posté par FX-Bucher Voir le message
Quand à valider intégralement ton point de vue, en fait non : je demeure assez mitigé quand au effet de l'augmentation du nombre de pixel et je n'arrive pas à pencher définitivement d'un côté ou de l'autre.

Une simple précision, pour mémoire. Je ne parle pas de l'augmentation du nombre de pixels dans l'absolu mais de la taille des photosites, ou pixels, c'est à dire du rapport entre la taille des capteurs, APS-C ou FF en l'occurrence, qui est une donnée fixe, et le nombre de pixels sur ces capteurs de taille fixe qui, lui, ne cesse d'augmenter. Avec pour conséquence d'augmenter le point d'ouverture du diaphragme où un point clair à l'oeil auparavant (avec une ouverture plus grande) commence à apparaître comme une tache floue, ce qui est appelé seuil de diffraction, avec pour conséquence une perte rapide de la qualité de l'image.

Citation:
Posté par FX-Bucher Voir le message
C'est vrai qu'un petit cours de physique ondulatoire ne fait de mal à personne finalement : pour avoir des figures de diffraction, il faut qu'il y est interférence (2 ondes de même fréquence s'élimine ou s'additionne en un point) et cela suppose d'avoir une source lumineuse qui émet des ondes "stables" dans le temps et dans l'espace. Mais c'est rarement le cas. Pour avoir une illustration assez visuelle, on peut faire une analogie avec le diapason en musique. Selon l'endroit (et surtout la direction) d'où on écoute le diapason, on va l'entendre plus ou moins fort (Essayez ceux qui font de la musique).Mais si on a plein de diapasons réunis (incohérence spatiale), même s'ils vibrent à la même harmonique, on n'aura pas ce phénomène, juste un gros bruit flou. De même si on tape très vite (difficile à faire facilement) sur le diapason pour l'exciter (incohérence temporelle). C'est la même chose avec une source lumineuse, et dans les faits il est assez difficile d'obtenir des figures de diffraction (donc pas de cerce avec des anneaux autour, juste un gros point flou) car il faut des lampes spéciales (au passage y'en a qui savent où on peut trouver des sources lumineuses cohérentes dans la vie courante, j'avoue que ça m'intéresse fortement).

J'aurais du mal à te suivre sur ce terrain là, qui ne m'est pas familier. L'ouvrage de Vincent Luc, sans rentrer dans des explications trop complexes, précise que l'ampleur de la déviation dépend de la longueur d'onde de la lumière, donc de sa couleur. Les trois composantes de la lumière blanche (le rouge, le vert et le bleu) subissent ainsi des déviations différentes qui, si elles sont trop importantes, les amènent à atteindre des photosites différents, créant ainsi le phénomène de diffraction. Est-ce que cela te parle? Ce n'est qu'une intuition de ma part mais, s'il en est ainsi, je me demande si la diffraction n'est pas une question de probabilité liée à la couleur de la lumière et non une résultante uniforme de la fermeture du diaphragme.
Réponse avec citation
  #8  
non lus 26/08/2008, 10h08
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: 6D, 40D, G9, 16-35 2.8L II, 24-70 2.8L, 70-200 2.8L II IS
 
Messages: 920
5660 Photiz - Faire un don
Citation:
Posté par lamentor Voir le message
Méfiance, dans un passé pas si éloigné, des scientifiques de renommé demontraient qu'il était impossible pour l'homme de se déplacer à plus de 50km/h.

En informatique électronique (faut préciser car l'informatique ne l'est pas forcement), on nous annonçaient des tas d'impossibilités qui ont été balayées.

Attendons de voir ce que va sortir Sony qui n'est qu'un tout petit artisan travaillant dans un garage et Canon qui lui travaille dans une cabine téléphonique qu'il squatte.

Si les politiques ne nous traitent que comme des cons, c'est qu'ils ne risquent pas grand chose que de s'enrichir. Les boîtes de renom ont un retour de manivelle immédiat.
Attendre et voir.


La diffraction est un problème qui relève de la physique et pourrait donc ne pas pouvoir être traité facilement par l'électronique. Il pourrait bien ne pas être plus facile de redresser un faisceau lumineux que de dépasser sa vitesse. Je ne suis pas qualifié pour dire que c'est impossible mais, d'après des articles que j'ai lu récemment dans la presse spécialisée, il ne faut pas attendre d'avancée majeure dans ce domaine à court terme. C'est la raison pour laquelle les compacts, dont la taille des capteurs et donc des pixels est encore beaucoup plus petite ont des diaphragmes qui ferment si peu. Ce n'est pas trop gênant parce que, plus la taille du capteur est réduite, plus la profondeur de champ est grande, à ouverture égale. A contrario, un capteur FF offrira une profondeur de champ moindre que celui d'un APS-C, toujours à diaphragme égal, et donc les conséquences de la diffraction devraient s'y faire sentir plus rapidement. En définitive, les 5,9 microns du pixel (photosite) de l'alpha 900 pourraient ne pas être beaucoup plus confortables que les 4,7 microns du 50d .
Réponse avec citation
  #9  
non lus 26/08/2008, 10h12
Avatar de MCh
MCh MCh est déconnecté
Membre
Ma pratique de la photo: Passionné de photo
Matériel: Nikon d300, Nikon p7700, Flash Elinchrom Ranger Rx
 
Messages: 412
4192 Photiz - Faire un don
voilà une bien belle explication BarkVador. Merci d'avoir pris le temps de la faire.
Cependant quant à la taille finale du photosite sur le 40d, je dirais que c'est même moins que 5,7 puisque tu es parti d'une hypothèse où les pixels sont tous juxtaposés, mais il me semble qu'entre chaque, il y a un bout d'electronique. (moins important sur le k20d que sur les autres puisqu'en dessous et non à coté du pixel). Du moins il me semble.

-
Réponse avec citation
  #10  
non lus 26/08/2008, 10h22
Avatar de Goffer
Membre
Ma pratique de la photo: Passionné de photo
Matériel: Reflex numérique
 
Messages: 958
16245 Photiz - Faire un don
Citation:
Posté par Bark_Vador Voir le message
Au delà d'une certaine limite, ce phénomène se traduit ... et, parfois, par l'apparition de franges colorées sur l'image (aberration chromatique).
moi qui pensais que cela venait uniquement de l'optique.

Citation:
Posté par Bark_Vador Voir le message
Cela signifie que le seuil de diffraction sera atteint à 4,7 + 4,7 = 9,4 microns, permettant une fermeture maximale du 50d probablement autour de 8.

J'en déduit que la valeur de diaphragme est en lien direct avec la taille de deux pixels. Comment s'explique t il? Est-ce une coincidence, qui fait office de regle, ou est-ce que cela découle d'une formule mathématique?

En tout cas merci pour ces explications, je connaissais le pb de diffraction et grosso-modo les raisons de sa présence, mais je ne n'étais jamais allé aussi loin dans le raisonnement et sa démonstration. Interessant, cela meriterait d'etre posté comme article pour le bien commun.
Réponse avec citation
  #11  
non lus 26/08/2008, 11h21
Avatar de Cydapple
Membre
Ma pratique de la photo: Passionné de photo
Matériel: Des trucs qui vont du "click" au "schlock"
 
Messages: 354
6736 Photiz - Faire un don
Peut être que la forme des photodiodes peuvent partiellement compensé ce problème (hypothèse).
Les capteurs Fuji qui comprennent des photodiodes de très petites tailles et qui comprennent deux photodiodes par photosites ont une forme hexagonale leur permettant de capter la lumière incidente à 45° (si je me souviens bien, j'ai pas relu les spec du capteur depuis pas mal de temps).

Dernière modification par Cydapple 26/08/2008 à 13h28.
Réponse avec citation
  #12  
non lus 26/08/2008, 12h55
Avatar de Chien Vert
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique régulière
Matériel: Nikon D40X
 
Messages: 1 579
15150 Photiz - Faire un don
Merci à tous pour ce topic. C'est bougrement intéressant.

Personnellement, je me rendais bien compte qu'il devait y avoir une limite au nombre de capteurs par unité de surface. Si la surface du capteur n'augmente pas, il faut donc réduire la taille des capteurs, ce qui, d'après ce que j'ai retenu de vos messages, est inutile à cause de la diffraction.

Re$tent le$ autre$ argument$ évoqué$ ...

Merci encore !
Réponse avec citation
  #13  
non lus 26/08/2008, 13h23
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: 6D, 40D, G9, 16-35 2.8L II, 24-70 2.8L, 70-200 2.8L II IS
 
Messages: 920
5660 Photiz - Faire un don
Citation:
Posté par MCh Voir le message
voilà une bien belle explication BarkVador. Merci d'avoir pris le temps de la faire.
Cependant quant à la taille finale du photosite sur le 40d, je dirais que c'est même moins que 5,7 puisque tu es parti d'une hypothèse où les pixels sont tous juxtaposés, mais il me semble qu'entre chaque, il y a un bout d'electronique. (moins important sur le k20d que sur les autres puisqu'en dessous et non à coté du pixel). Du moins il me semble.

-

En fait, 5,7 microns est la taille du photosite donnée par Vincent Luc dans son manuel sur le 40d. La méthode de calcul n'étant pas explicitée, je m'en suis servie pour valider la mienne. Mais peut-être a-t-il fait comme moi et raisonné uniquement à partir de la taille du capteur et du nombre précis de pixels. Point à vérifier.
Réponse avec citation
  #14  
non lus 26/08/2008, 14h45
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: 6D, 40D, G9, 16-35 2.8L II, 24-70 2.8L, 70-200 2.8L II IS
 
Messages: 920
5660 Photiz - Faire un don
Citation:
Posté par Goffer Voir le message
moi qui pensais que cela venait uniquement de l'optique.



J'en déduit que la valeur de diaphragme est en lien direct avec la taille de deux pixels. Comment s'explique t il? Est-ce une coincidence, qui fait office de regle, ou est-ce que cela découle d'une formule mathématique?

En tout cas merci pour ces explications, je connaissais le pb de diffraction et grosso-modo les raisons de sa présence, mais je ne n'étais jamais allé aussi loin dans le raisonnement et sa démonstration. Interessant, cela meriterait d'etre posté comme article pour le bien commun.


La diffraction n'est pas la seule cause des aberrations chromatiques (dans une réponse, j'ai évoqué le fringe purple qui apparaît aux bords de sujets pris en violent contre-jour, par exemple) mais elle peut en être la raison.

La valeur de diaphragme n'a pas de lien avec la taille des pixels qui résulte uniquement de la taille du capteur et du nombre de pixels, ces deux paramètres déterminant la taille du pixel. La valeur du diaphragme détermine uniquement l'ampleur de la déviation de la lumière, sachant que plus le diaphragme est fermé, plus la déviation sera grande. Et plus la déviation sera grande, plus elle atteindra rapidement la taille de 2 pixels contigus et elle l'atteindra d'autant plus vite que les pixels sont petits.
Réponse avec citation
  #15  
non lus 26/08/2008, 14h48
Avatar de Chien Vert
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique régulière
Matériel: Nikon D40X
 
Messages: 1 579
15150 Photiz - Faire un don
Une explication détaillée en anglais est reprise sur http://www.clarkvision.com/imagedeta...l.size.matter/ .
Réponse avec citation
VirusPhoto » Forum » Discussions sur la photo » La photographie numérique

Réponse

Discussion précédente / suivante dans cette rubrique :
« Utiliser un LCD de salon pour la retouche ? | Où faire la mise au point ? »

Non-lu Non-lu  
Bloguer ceci Outils de la discussion Rechercher dans la discussion Note: Note de la discussion : 2 vote(s), moyenne 5,00.

Outils de la discussion Rechercher dans la discussion
Rechercher dans la discussion:

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.