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Je me pose une question depuis longtemps, et je me dis que sur ce forum de passionnés et d'experts j'aurai peut-être la réponse.

Nos appareils numériques modernes évoluent de génération en génération en affichant des sensibilités de plus en plus grandes (on parle en dizaine de milliers d'ISO maintenant...), et en développant toute une chaîne d'amplification des rares photons reçus par le capteur qui essaye de ne pas trop générer de bruit...
Fort bien, ça permet de prendre des photos dans des conditions de lumière de plus en plus difficiles (je veux dire: lumière faible), le Graal étant d'arriver enfin à photographier le "combat de nègres dans un tunnel" cher à Alphonse Allais (même si c'est Paul Bilhaud qui en est l'auteur).

Ma question est la suivante: pourquoi un appareil numérique ne pourrait-il pas implémenter des sensibilités très faibles, 25, 10, 5, 1, 0.5, 0.1, 0.001 ISO???
Qu'est-ce qui empêcherait de mettre derrière le capteur une chaîne de traitement cette fois non pas d'amplification de rares photons mais de réduction de nombreux photons reçus?
D'un point de vue théorique ça me semblerait même beaucoup plus simple, dans la mesure où pour amplifier il faut "inventer de l'information qui manque", alors que pour réduire il suffit de "compacter de l'information en trop".

Ca permettrait par exemple aux fanatiques (oups pardon ça m'a échappé; mais c'est juste parce que ça me paraît une grande mode, comme celle du HDR il y a quelques années, que je trouve un peu pénible parfois... Promis je ne le ferai plus) de la pose longue d'éviter de superposer les filtres pour réduire "physiquement" le nombre de photons activant leurs photosites, avec tous les inconvénients (diffraction en particulier) qu'il y a à mettre quelque chose de pas très transparent entre le sujet et le capteur.

Et puis on pourrait enfin photographier la "Première communion de jeunes filles chlorotiques par un temps de neige" (moins célèbre, mais bien d'Alphonse Allais cette fois).

Si vous avez des idées sur le sujet?

@darth, elle est pour toi celle-la

En fait, ce n'est pas simple qu'il n'y parait.

Un capteur dans la réalité des faits n'a qu'une valeur ISO native, c'est la seule et l'unique qu'il a, toutes les autres valeurs son obtenu artificiellement.

Pour augmenter la sensibilité, on va amplifié le signale et utiliser des algorithme pour tiré le meilleur de l'image en la nettoyant.

Pour diminuer la sensibilité, ce n'est qu'une simple astuce de programmation, il n'y a pas d'astuce matériel ou électronique pour diminuer le signale on ne peut rien faire, car il est aussi compliqué (voir plus compliqué) de diminuer la sensibilité d'un capteur que de l'augmenter.

Les caméra pro, utilise des filtre gris neutre directement intégré au capteur, ce pourrait-être une solution, mais en gros, voilà pourquoi on ne trouve pas de petite valeur ISO

Oui un capteur à une sensibilité "native" de 100 iso (125 sur les anciens je crois). C'est matériellemnt figé, pour augmenter ou diminuer c'est de façon logicielle. Sur mon 6D par exemple j'ai accès à un mode 50 iso (L) qui n'est pas un vrai 50 iso mais le logiciel simule cette perte de sensibilité. Tout comme un 400 ISO qui semble banal sera un faux aussi.

d4rklunar a écrit :Oui un capteur à une sensibilité "native" de 100 iso (125 sur les anciens je crois). C'est matériellemnt figé, pour augmenter ou diminuer c'est de façon logicielle. Sur mon 6D par exemple j'ai accès à un mode 50 iso (L) qui n'est pas un vrai 50 iso mais le logiciel simule cette perte de sensibilité. Tout comme un 400 ISO qui semble banal sera un faux aussi.

Nativement, il existe des capteurs a 50 isos et 64 isos me semble-t-il

Ah au temps pour moi alors.

En fait le problème c'est bien que pour augmenter la sensibilité on augmente le signale électronique que ca produire le photon qui touche le capteur.

Le photon va atteindre un photosite au fond duquel se trouve un convertisseur, qui va transformer l'énergie du photo en signale électrique.

C'est ce signale électrique qui va être amplifier d'une part par des amplificateurs "physique" et d'autre part par la voit software pour nettoyer le bruit numérique induit part cette amplification.

Dans se sens c'est simple.

Par contre le photon qui va venir toucher le capteur pour une luminosité donner ca toujours produire la même énergie et donc créé le même signale et c'est là qu'il y a un problème.

En effet la quantité d'information transmise par le photon est la même et c'est donc une diminution de la force du signale que l'on peut faire et non pas une diminution du signale même.

Le soft de l'appareil va se contenter de simuler une sous-ex comme tu le ferais avec LR. La photo est en réalité sur exposer d'un diaph et le soft rattrape la surex.

Tu auras le même résultat, voir meilleur si tu surex tes 100 Iso et que tu rattrape après en post-prod.

C'est d'ailleurs pour ça que les sensibilités les plus basse ne sont pas dans les sensibilités de base mais dans les décalée noter L car cela indique une perte de qualité.

Pour obtenir une vraie sensibilité plus basse faut donc diminuer la quantité d'énergie dès photon qui vont toucher le capteur.

Et pour ce faire le seule moyen est donc de mettre une barrière physique, soit un filtre gris neutre.

J'espère que cette fois j'ai été plus clair et que tu as compris.

Désolé pour les fautes j'ai écris tout ca de mon iPhone ^^

Tu veux dire que les capteurs qui annoncent 50 et 64 en natif, c'est du flan? Juste de la correction numerique?

Question intéressante et réponse tout autant intéressante.

J'ai tiqué la dessus par contre

Darth a écrit : une diminution de la force du signal

On parle d'intensité. Une force c'est une interaction entre deux objets qui transmet une énergie.

meyrio a écrit :On parle d'intensité. Une force c'est une interaction entre deux objets qui transmet une énergie.

Et pourtant dans mes vieux cours de traitement du signal on parlait bien de force du signal, a tord peut-être

C'est probablement lié à la force electromotrice/fem/tension électrique. A moins de connaitre l'unité, on parle généralement d'intensité ou d'amplitude

Denis09 a écrit :Tu veux dire que les capteurs qui annoncent 50 et 64 en natif, c'est du flan? Juste de la correction numerique?

Oui et non!

C'est un peu plus complexe que ça en fait.

Il faut savoir que la sensibilité d'un capteur dépend de beaucoup de facteurs, entre autres la taille du capteur, la taille des photosites, le type de capteur (le CMOS n'a pas la même sensibilité que le CCD)...etc

Il faut aussi réaliser que la sensibilité de base est très rarement pile 100 ISO ou pile un chiffre rond, cette sensibilité de base est donc ramené de façon artificiel à une valeur de base "logique", comme 100 ISO ou encore 50 ISO pour le PhaseOne MP100, alors que le IQ250 avec une valeur de base de 100.

En bref, même la valeur de base est bricolée.

Par contre, ce qui est certain, c'est que tout ce qui est en dessous de la valeur de base se trouve être une astuce software et ceci, quelle que soit la valeur initiale de la sensibilité du capteur.

ouiouiphoto a écrit :

meyrio a écrit :On parle d'intensité. Une force c'est une interaction entre deux objets qui transmet une énergie.

Et pourtant dans mes vieux cours de traitement du signal on parlait bien de force du signal, a tord peut-être

Oui, certains manuels utilisent bien le terme force pour des raisons assez évidentes d'ailleurs.

Mais attention, les amis, on peut jouer de deux façons:

1) on essaye d'expliquer en des termes simples et imagés ce qui se passe (ce qu'on appelle vulgariser), même quand c'est pas parfait et rigoureux. C'est par exemple ainsi qu'on illustre les électrons qui tourne autour du noyau de l'atome comme sur l'orbite d'une planète, alors que dans le fait, on sait que c'est faux.

2) on est hyper rigoureux et c'est bien plus difficile d'expliquer

Personnellement, je préfère la version un, qui me semble plus en adéquation avec l’environnement social du forum.

Je noterais aussi qu'ici le terme "force" est employé pour désigner la "puissance" donc "l'intensité", mais avec un vocabulaire plus simple et plus imagé pour une meilleure compréhension.

Darth a écrit :

Denis09 a écrit :Tu veux dire que les capteurs qui annoncent 50 et 64 en natif, c'est du flan? Juste de la correction numerique?

Oui et non!

C'est un peu plus complexe que ça en fait.

Il faut savoir que la sensibilité d'un capteur dépend de beaucoup de facteurs, entre autres la taille du capteur, la taille des photosites, le type de capteur (le CMOS n'a pas la même sensibilité que le CCD)...etc

Il faut aussi réaliser que la sensibilité de base est très rarement pile 100 ISO ou pile un chiffre rond, cette sensibilité de base est donc ramené de façon artificiel à une valeur de base "logique", comme 100 ISO ou encore 50 ISO pour le PhaseOne MP100, alors que le IQ250 avec une valeur de base de 100.

En bref, même la valeur de base est bricolée.

Par contre, ce qui est certain, c'est que tout ce qui est en dessous de la valeur de base se trouve être une astuce software et ceci, quelle que soit la valeur initiale de la sensibilité du capteur.

Tankiouverimuch

Donc pour résumer.

1. Un photon arrive dans l'appareil
2. Il traverse la matrice de Bayer
3. Il arrive sur le capteur
4. En fonction de la sensibilité spectrale du capteur ou de son efficacité quantique (qui sont des caractéristique physique du capteur) le photon se transforme en courant ou signal électrique.

Pour modifier ce courant il faut soit

1. Qu'il y ait plus ou moins de photons qui arrivent sur le capteur. Filtre ND ou Ouverture/Fermeture du diaphragme
2. Soit l'amplifier ou le réduire (Analogiquement ou Numériquement)

J'ai bon @Darth

Il y a un vocabulaire en physique comme il y en a un en photo, je me permettais juste de clarifier les abus de langage

ouiouiphoto a écrit :Donc pour résumer.

1. Un photon arrive dans l'appareil
2. Il traverse la matrice de Bayer
3. Il arrive sur le capteur
4. En fonction de la sensibilité spectrale du capteur ou de son efficacité quantique (qui sont des caractéristique physique du capteur) le photon se transforme en courant ou signal électrique.

Pour modifier ce courant il faut soit

1. Qu'il y ait plus ou moins de photons qui arrivent sur le capteur. Filtre ND ou Ouverture/Fermeture du diaphragme
2. Soit l'amplifier ou le réduire (Analogiquement ou Numériquement)

J'ai bon @Darth

Parfait, tu as tout bien compris, tout bien résumé ^^

meyrio a écrit :Il y a un vocabulaire en physique comme il y en a un en photo, je me permettais juste de clarifier les abus de langage

Oui, en effet, mais le but quand la personne n'est pas spécialiste, c'est d'utiliser des terme et des analogies, qui lui feront comprendre de quoi on parle.

Si tu parles à un néophyte de photo, tu ne va pas lui sortir la formule, qui permet de déterminer le NG d'un flash, mais au mieux tu lui donnerais une explication sur son utilité.

De même, quand dans mon exemple sur l'apparente orbite des électrons j'ai expliqué que c'était une image fausse pour vulgariser, je ne me suis pas exprimé ainsi:

Les quantas de type fermion e-β de spin 1/2 sont soumis à la loi de l'électrostatique comme le démontre l'équation ci-après et qui explique leur interaction avec le noyau de l'atome ce qui démontre la mauvaise interprétation du grand publique



En bref, oui on peut faire des écarts de langage pour donner une explication ... tu peux en croire quelqu'un, qui s'y connait un tout petit peu en physique ^^

Surtout qu'en photo les termes ont souvent un synonyme quand j'ai débuté j'ai mmis un moment à comprendre que diaphragramme, stop, lié à ouvrir et fermer parlait de la même chose (sans oublier que ouvrir est une valeur inférieure). une fois qu'on voitu n dipah et son mécanisme et qu'on intégre que stop = cran c'est simple.
Il doit y avoir d'autres exemples j'imagine.
Mais bon moi c'est pareil qu'en j'entends parler les gens de bugs à tout va dès qu'un truc dysfonctionne sur un ordi ou un téléphone ça m'énerve

d4rklunar a écrit :qu'on intégre que stop = cran c'est simple.

Ah non. 1 cran c'est 1/3 de stop (enfin sur la plupart des appareils)

http://www.ouiouiphoto.fr/NewArticles/ILEV.html

Ah oui ben voilà je me coucherais moins con ce soir

Oui 1/2 si on le règle dans les paramètres

Un cran c'est un mouvement de molette, après on s'entend qu'à la base cela faisait bien varié d'un diaph complet, c'est avec l'avancée de l'électronique qu'on a obtenu les 1/3 de diaph.

Donc, on peut quelque part admettre qu'un cran est équivalant à un diaph, donc un stop, soit un IL ... on s'y perd un peu n'est-ce pas

Ah IL aussi comment faire compliqué quand on peut simple.

D'abord merci à tous, et surtout à @Darth, pour ces réponses!

Pour préciser un peu l'origine de ma question, disons que mon cerveau d'ingénieur en électronique et informatique se disait que c'est plus facile en général de réduire que d'amplifier. J'ai de multiples souvenirs de TPs dans tous les domaines de l'électricité où on réduisait les doigts dans le nez avec la précision qu'on voulait, mais où on en bavait des ronds de chapeau pour amplifier sans trop perturber le signal.

Pour moi le fonctionnement d'un capteur, très schématiquement c'est:
* dans un premier niveau on "accumule" ou "compte" derrière chaque photosite les photons reçus pendant l'ouverture du diaphragme; on obtient ainsi une valeur numérique correspondant à la "quantité de lumière" reçue par le photosite, valeur entre 0 (pas de photons = noir complet) et une valeur finie correspondant en gros à la "taille maximum" de l'accumulateur (le max de photons comptabilisables = blanc cramé). Ce premier niveau étant plus "physico-électronique", avec des effets quantiques et des mécanismes intégrateurs pour détecter et compter les photons, puis une conversion en tension électrique pour sortir le compteur.
* dans un deuxième niveau on passe toutes les valeurs numériques pour tous les photosites à des traitements et des algorithmes complexes pour produire l'image. Cet autre niveau étant plus "logiciel".

Et que donc le problème est autour de cette valeur maximum d'accumulation: une fois qu'on a reçu "le max" de photons, si on en reçoit plus on ne peut plus les compter, on a déjà "saturé" le photosite et il ressortira une valeur "max" de toute façon quoi qu'il arrive ensuite.
Si on voulait capter et mesurer correctement beaucoup plus de lumière reçue (disons 1000 fois plus, pour fixer les idées), il faudrait que la phase d'accumulation derrière chaque photosite soit capable de compter 1000 fois plus de photons, de façon à ce que la valeur numérique en sortie du premier niveau soit comprise entre 0 et un nouveau maximum 1000 fois plus grand.

Ensuite, ce serait normalement très simple de commencer par diviser par 1000 les valeurs numériques mesurées, puis de partir dans le deuxième niveau de traitement, exactement comme avant.
On aurait ainsi exactement la même chose qu'en interposant un filtre laissant passer 1 photon sur 1000, les interférences et autres défauts en moins.


@Darth: on est bien d'accord que de toute façon la solution ne peut pas être de diminuer l'énergie des photons pour éviter de saturer l'accumulateur (d'une part ce n'est pas possible et d'autre part ça risquerait de ne plus déclencher le convertisseur au fond du photosite!) mais il faudrait pouvoir traiter 1000 fois plus de photons. Autrement dit arriver à cumuler l'énergie de mille fois plus de photons reçus, sans faire saturer l'accumulateur, et ensuite on divisera le résultat par 1000 pour obtenir la même chose que si on n'avait reçu en entrée qu'1/1000ème des photons.

Comprenant parfaitement que ce ne soit pas possible avec les capteurs actuels, je me demandais juste s'il y aurait un vrai saut technologique, ou simplement une question de coût et/ou d'encombrement pour étendre les valeurs max des accumulateurs du premier niveau d'un facteur 1000 ou 10000...

Je viens d'aller regarder un peu plus sur le net le détail des technos CCD et CMOS, il semble bien que le mécanisme d'accumulation soit très "physique", par accumulation de charges dans le silicium, donc vraisemblablement ce serait un saut technologique que de savoir en accumuler 1000 fois plus sans que ça déborde sur les voisins! Ce n'est pas aussi simple qu'une augmentation de taille de mémoire ou un ajout d'une rangée de transistors en plus... Probablement que ce serait moins difficile en CMOS qu'en CCD, mais ça semble bien compliqué voire impossible actuellement quand même!

Et par ailleurs j'imagine bien que le besoin principal en photo et vidéo étant de savoir traiter les plus faibles lumières possibles (et pas tellement de savoir faire des poses longues ou des photos du soleil en plein jour), les choix et compromis technologiques n'ont pas été dans le sens des capteurs natifs à 0,001 ISO!

Encore une fois, merci à tous!

Je pense que tu as très bien compris et c'est d'ailleurs le même problème, qui limite la dynamique des capteur, car le jour où on sait "cumuler" 1000x plus de photo sur un même photosite (le petite "puit" qui récolte la lumière), on pourra alors drastiquement augmenté la dynamique de l'image.

Cette vision, c'est un peu le graal de numérique ^^