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dim. 03 fév 2008

Nikon recalé en astronomie, le NEF est-il toujours un format Brut ?

Posté à la suite de mon test "EOS 40D contre D300", j'ai découvert un commentaire intéressant... Il pointe vers deux articles passionnants publiés par Astrosurf.com, un site relativement pointu consacré à l'astronomie, qui s'intéresse depuis longtemps à la photo numérique dédiée à l'astronomie :

On y apprend des choses étonnantes... Comme l’article est très technique, je vais tenter d'en résumer rapidement la teneur. Mais surtout n’hésitez pas à l’imprimer à le lire vous même et à en tirer vos propres conclusions…

En image astronomique, la notion de bruit numérique est primordiale et c’est une caractéristique à laquelle les experts d’Astrosurf se sont intéressés en priorité. Ils ont pu démontrer à l’aide de plusieurs expériences, que les fichiers NEF subissaient une correction du bruit numérique "en amont du processeur". En d’autres terme, selon Astrosurf : les NEF (les RAW de Nikon) ne seraient plus tout à fait « bruts de capteur »... Alors que les fichiers CR2 de Canon seraient eux de véritables « bruts de capteurs », tout comme les RAW des Pentax. Je cite :

" Il est dramatique de constater que Nikon a régler le problème du bruit thermique en filtrant numériquement les fichiers RAW (qui ne sont dont pas de vrais RAW au sens strict du terme !). Ce traitement peut surement satisfaire les utilisateurs diurnes et il n'est pas question de remettre en cause les qualités de ces nouveaux boitiers pour l'application principale pour laquelle ils ont été conçus. Mais en reconduisant la même erreur faite sur les D70 et D200 (équipés de CCD) sur les nouveaux boitiers équipés de CMOS, Nikon semble divorcer une fois de plus avec la communauté astronomique.

Il faudra bien sur confirmer cette appréciation avec des tests sur le ciel, mais à moins de pouvoir débrayer le traitement interne, la situation est préocupante. Aujourd'hui les boitiers Canon et Pentax, en offrant un vrai RAW, sont probablement les seuls utilisables pour faire de l'astronomie efficace et avancée".

Pour des astronomes, on veut bien croire que cela constitue un problème rhédibitoire. Un fichier RAW ainsi « corrigé » les empêche de détecter les étoiles les plus petites et les plus faibles. Le "pré-traitement" de Nikon « effaçe » ces étoiles faibles, comme s’il ne s’agissait que de vulgaire « bruit numérique ».

Astrosurf_com

Il va sans dire, que cela ne gênera nullement des utilisateurs « duirnes » (comme ils disent chez Astrosurf)... Heureusement ! Bon ou est le problème alors ? Et bien, il n'y a pas de problème, je trouve juste ces infos intéressantes pour notre culture générale…

 

Ces révélations pourraient expliquer au passage l’absence étonnante d’abberration chromatique que j’avais pu observer sur les images du Nikon D300, alors que je m’étais lancé dans des tests comparatifs avec l’EOS 40D.

Les deux reflex étaient équipés d’optiques haut de gamme. Sur le Canon j’avais monté l’excellent EF 24-70 mm f/2,8 L USM, tandis que le D300 recevait le Nikkor AF-S DX 17-55 mm f/2.8G ED-IF.

Aber_chromat_nik2_2

Aber_chromat_can_2

Ces deux images sont issues du zoom à 300% (c'est beaucoup) de l'angle d'une de mes images (en haut le Nikon D300, en dessous le Canon EOS 40D). La différence est énorme au niveau de l'abberration chromatique, j'ai indiqué notamment trois zones ou elle est très marquée sur l'image issue du Canon, comparez les images cote à cote dans ces zones là... Les deux flèches rouges du bas font apparaître une superbe frange cyan, et celle du haut une belle frange orange.

_mg_1823_web_800px_copie _dsc0666_web_800px_copie Attention ! J'ai du zoomer à 300% pour détecter ces défaut, voir le petit cadre rouge (on ne fait heureusement pas ça tous les jours)...

D'ailleurs pour bien avoir conscience de l'importance du recadrage, voici les deux images entières (à droite celle du Canon, à gauche celle du Nikon sur laquelle on distingue 2 skieurs). Bien que moins propre que celle du Nikon, l'image du Canon reste tout de même excellente... A cette échelle innhabituelle, on prend également conscience de la différence de définition entre 10 et 12 megapixels.

Je ne peux pas croire qu’on puisse attribuer cette différence aux seules qualités optiques du Nikkor AF-S DX 17-55 mm f/2.8G ED-IF, d’autant que sa focale plus courte est théoriquement sensée générer plus de problèmes optiques. D’autres tests complémentaires sont évidemment nécessaires avant de tirer de véritables conclusions (je n’ai pas le temps de m’y consacrer et j’espère que d’autres s’en chargeront)… Mais avouez que tout ça est troublant !

Ce que l’on pourrait en conclure provisoirement, c’est qu’un ambitieux dispositif logiciel d’amélioration d’image est bel et bien embarqué dans le boîtier Nikon et que ses résultats s’appliquent directement aux formats RAW. Qui n’ont plus de Brut que le nom... Il n’est pas encore question d’intervenir sur la distorsion des optiques, mais la puce corrige déjà l’abberration chromatique : un peu comme si on avait chargé DxO dans le boîtier sans vous le dire !

Si c’est réellement la cas, Nikon ne devrait-il pas proposer deux types de NEF ? Un NEF amélioré et le véritable NEF "brut de brut" pour satisfaire les besoins des utilisateurs les plus pointus ? Ou alors permettre à Nikon Capture NX de désactiver les « améliorations logicielles » appliquées par le boîtier ? Ce qui permettrait aux Astronomes d’Astrosurf de pouvoir se régaler avec le D300, autant que je me suis régalé avec ce boîtier fantastique depuis le mois de décembre…

Passons maintenant à un autre point technique intéressant : Astrosurf va encore plus loin, en relativisant la notion de sensibilité record revendiquées par Nikon, qualifié par Astrosurf "d’argument marketing"...

Comme ce paragraphe est assez technique ( ! ), je vous le livre directement et sans décryptage, à vous d'essayer de comprendre et de vous faire votre propre idée :

" La sensibilité ISO correspond à des niveaux de gain électronique (défini ici comme le facteur de conversion entre des électrons et des comptes numériques) extrèmement différents entre Canon et Nikon. En supposant que les rendements quantiques des capteurs sont équivalant entre ces deux marques (c'est hautement probable), alors une sensibilité affichée de 6400 ISO sur le Nikon D3 numéro 1 (numérisation sur 12 bits) correspond à une sensibilité affichée de 600 ISO sur le Canon 40D (numérisation sur 14 bits), alors qu'une sensibilité affichée de 6400 ISO sur le Nikon D3 numéro 2 (14 bits), correspond à une sensibilité ISO de 2400 ISO pour le 40D (14 bits).

L'analyse montre que les sensibilités ISO "records" annoncées par Nikon ne correspondent dans les faits qu'à des gains, certes hauts, mais usuels chez le concurrent Canon. Du reste, lorsqu'on calcule le bruit de lecture du détecteur on trouve des valeurs forts semblables chez Nikon et chez Canon. Ce n'est pas une surprise, la technologie électronique à ces limites et le bruit de lecture est un paramètre difficile à optimiser.

(...)

Le bruit de lecture des capteurs CMOS Nikon et Canon sont très similaires. La forte sensibilité ISO affichée par Nikon est une question de marketing. Dans les faits le capteur CMOS du Nikon D3 (et aussi le capteur CMOS du D300, d'origine Sony) est de très haute qualité, mais au final, Nikon se hisse au niveau de la technologie Canon et rattrape seulement son retard ".

On trouve par ailleurs sur cette page (fichtrement intéressante), d'autres réflexions interessantes concernant la sensibilité ISO qui seront utiles à tous ceux qui doivent réaliser des images dans l'obscurité :

" Au passage, tachons de tordre le cou à une idée reçue et tenace ! A partir du moment où on travaille avec des fichiers RAW et dans la plupart des situations de l'imagerie faible flux avec un appareil numérique, le choix des ISO n'a quasiment pas d'impact sur la "sensibilité" de la caméra (sa "détectivité"). Vous verrez les mêmes étoiles, y compris les plus faibles possibles, que l'appareil soit réglé à 100 ISO, 200 ISO, 400 ISO... "

(...)

" L'augmentation de la sensibilité ISO est un leurre, qui n'a pour effet que de réduire la dynamique de l'appareil photo (saturation des parties de haute lumière). Alors pourquoi, cette notion de ISO à la vie dure et perdure en photographie numérique ?

Parce que les appareils sont très largement utilisé pour produire des images directement exploitables en format JPEG. Faire entrer toutes les nuances des images dans leur diversité dans 8 bits de codage seulement, même en modifiant la table de transcodage (les courbes reliant l'information enregistrée et celle qui est restitué), est une opération difficile pour le concepteur de boîtier photo.

La notion de sensibilité ISO, pur héritage de la photographie sur film, demeure utile dans ce cas, et même indispensable. C'est aussi bien sur une notion très familiaire des photographes "diurnes". Mais lorsqu'on dispose de toute l'information délivrée par le détecteur électronique sous une forme linéaire (fichier RAW), qui plus est sur 14 bits, que le bruit de lecture est très discret (cas des boîtiers Canon), et que bien sur, on est en capacité d'exploiter toute la substance d'un fichier brut, alors la notion gain ISO est quelque peu obsolète. Du reste, dans la plupart des caméras CCD astronomiques de qualité, le gain n'est même pas réglable !"

Voilà qui boulverse certains repères non ? A méditer...

MAJ : Je dois dire que si cette dernière idée me semble logique d'un point de vue théorique... Elle est tout de même assez peu conforme à mon expérience pratique de photographe "duirne"... J'ai donc entrepris de la vérifier. Et cela n'a rien de très compliqué : il suffit de réaliser deux images en mode manuel dans la pénombre (en JPEG + RAW tant qu'on y est).

  • Celles-ci ont été faite au 1/30 sec à f/2.8 : la première à 1600 ISO, la seconde à 100 ISO...

Ensuite restait à en "pousser" le développement pour vérifier si les deux clichés ont "récupéré" les mêmes détails. Le résultat est probant : l'image à 1600 ISO à "détecté" plus de détails que l'image à 100 ISO.

Demo_iso_1600_mg_1869

Demo_iso_1600jpg_mg_1869 Sur l'image prise à 1600 ISO (ci-dessus) : il est facile de retrouver des détails au niveau du sac dans la partie sombre de l'image (Contraste à zéro, Exposition à +1,6, Luminosité au maximum, Noir à zéro). Je vous met à droite en petit l'image JPEG originale... On constate tout le potentiel du RAW n'est-ce pas ?

Demo_ido_100_mg_1870

Demo_iso_100jpg_mg_1870 On le voit sur cette image à 100 ISO : impossible de trouver autant de détails au niveau du sac dans la partie sombre de l'image (Contraste à zéro, Exposition et Luminosité au max, Noir à zéro). A droite le JPEG original (on ne distingue que l'alu du pied).

Si le grain semble plus ou moins identique sur les deux images (on distingue la "structure" du capteur)... le "gain ISO" semble par contre bien avoir quelque rapports avec la "détectivité" en basse lumière non ? Il y a donc quelque chose qui m'échappe dans les explications données par Astrosurf...

Par VIBERT dans 80 - APN : Nikon | Permalink | Commentaires (22)

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