Auteur: Emmanuel Bigler
Date: 10-07-2006 12:20
Merci à Fabrice pour le petit dessin expliquant le filtre passe-bas de chez C...
La cause est donc entendue, n'invoquons pas la résolution du système (filtre passe-bas + capteur) et oublions la brochure publicitaire calamiteuse que j'évoquais quelques messages plus haut.
Ce qui me semble important c'est que, pour un capteur dont la fréquence de coupure est de 70 pl/mm(avec filtre anti-moiré), jusqu'à une certaine fréquence spatiale, par exemple 50 pl/mm pour ne pas prendre de risques (que se passe-t-il lorsqu'on s'approche de la fréquence limite au sens du théorème d'échantillonnage ??), on est capable par interpolation de reconstituer, à partir des échantillons, par le calcul, toutes les fréquences de l'image sans pertes.
Note ajoutée après coup : vision trop optimiste ! un capteur a aussi une courbe FTM qui se casse la figure ! voir plus bas les remarques de Fabrice ! donc ! méfiance !!
Si on regarde par exemple les courbes FTM des films diapo modernes, je prends (publicité gratuite) par exemple la Provia 100F de chez Fuji, on voit que ce film passe le 40 pl/mm avec 50% de contraste et 50 pl/mm avec encore dans les 35% de contraste. Le constructeur donne un « pouvoir résolvant » de 60 pl/mm pour une mire de faible contraste 1:6. Sachant que ce même constructeur donne la courbe FTM de son film, il serait plus parlant de nous donner le contraste limite acceptable, qui doit être dans les 25% si j'essaie de lire sur la courbe ce qui tombe en face de 60 pl/mm. En d'autres termes, il nous manque la définition du « pouvoir résolvant » au sens de Fuji. De plus la limite de résolution sur mires 1000:1 est donnée à 140 pl/mm ce qui est bien au-delà de ce que la courbe FTM donne.
Par parenthèse : il y a une petite difficulté d'interprétation avec la FTM de ce film qui dépasse joyeusement les 100% entre zéro et 15 pl/mm, je croyais pour les FTM des optiques qu'on renormalisait à 100% pour la fréquence zéro, apparemment pour les films il en va autrement.
Rappelons également que la notion de contraste est trompeuse ; en regardant à l'oeil nu une belle diapo moyen format ou même en 10x12,5, si je dis « voilà une belle optique avec un bon contraste » ce que je vois à l'oeil nu c'est au mieux 5-7 pl/mm donc le « contraste » (on avait discuté avec Fabrice autrefois) c'est en fait une appréciation subjective de la présence ou de l'absence de lumière parasite pour les faibles fréquences spatiales. En aucune façon ce que je vois à l'oeil nu ne me renseigne sur les % de micro-contraste que passe l'ensemble optique+film à 10, 20 et 40 pl/mm, les fréquence qui comptent en photo classique moyen-grand format. Resterait à discuter de ce que l'oeil peut voir à la loupe 4X : formellement on va pouvoir monter jusqu'à 4x5pl/mm ou 4x7pl/mm = ~20-30 pl/mm, pas plus.... à moins d'aller chercher le microscope.
Il faudrait nuancer, la FTM s'applique aux faibles modulations, l'oeil est très sensible à la netteté de bord de trait pour de forts écarts de densité visuelle, compte tenu du transfert très non linéaire entre les luminances de l'objet et ce que l'oeil « voit », on pourrait critiquer la pertinence d'une approche FTM qui suppose un transfert linéarisé pour de faibles modulations... j'avoue ne pas avoir trop de pistes sur ce point.
Hors donc à 50 pl/mm il reste 35% de contraste sur un bon film diapo moderne.
Les optimistes pro-film disent : extra !
Les pessimistes disent : cela veut dire qu'à 50 pl/mm, le film a déjà « taxé » 65% du contraste initial.
C'est la que la deuxième supériorité, non plus du silicium, mais du traitement numérique, me semble impressionnante.
Note ajoutée après coup : doucement, doucement, voir plus bas, le capteur a en fait une courbe FTM qui se casse la figure comme chez les copains !!
Si on admet que toutes les fréquences spatiales sont reconstituées sans perte jusqu'à 50 pl/mm, la supériorité en qualité d'image une fois interpolée/imprimée est sans discussion du côté de l'échantillonnage et de l'interpolation. On pourrait dire : ce contraste perdu dans la bande 30-50 pl/mm rend moins visible les écarts entre les très bonnes optiques et les moins bonnes ; la détection échantillonnée redonne aux bonnes optiques le 65% « taxés » par le film. Compte tenu des 5-7 pl/mm que l'oeil peut voir, le 50 pl/mm commencent à intervenir pour des tirages agrandis 10X et plus, vus à 30 cm.
Si on compare avec l'agrandisseur traditionnel, toujours à 50 pl/mm si on démarre avec 35% de contraste sur le film, on repasse cela dans une très bonne optique d'agrandisseur ; si cette optique d'agrandisseur est limitée par la diffraction à f/11, ce qui n'est pas loin de la réalité, on doit espérer au mieux pouvoir passer dans les 50% du contraste de l'image à 50 pl/mm, ce qui fait au final un contraste du tirage de 17% de l'image optique à 50 pl/mm. À comparer avec les 100% de l'image capturée directement sur silicium et interpolée.
Si on scanne le film on est ramené au même problème qu'avec l'agrandisseur parce qu'on repasse dans une optique, celle du scanner, on peut admettre que cette optique est meilleure parce qu'on ne lui demande de couvrir qu'un centimètre carré de film... mais là encore l'avantage reste, me semble-t-il à la capture numérique directe.
à l'appui de la faible difféence entre un tirage anaolgique de qualité et un scan+flashage de qualité, je peux témoigner d'avoir vu côte à côte des tirages pro de chez Imaginoir, des 50x50 d'après 6x6 sur film selon les deux méthodes, il y très peu de différence, le scan+flash n'apporte pas de gain visuellement frappant. En revanche le scan+flash d'après un film 10x12,5 est impressionnant mais cela on le savait déjà.
Avantage au silicium numérique ... ou au tirage contact en grand format : on reste dans les basses fréquences spatiales du film et il n'y a pratiquement pas de perte dans le tirage contact bien fait ; il faudrait dire : on sait passer bien mieux que, disons, 20-30 pl/mm par contact, donc pour l'observation visuelle cela suffit pour dire qu'il n'y a pas de perte.
Donc les deux seuls appareils que Henri Gaud doit garder sont ; un 24x36 numérique et silicium de qualité, plus une chambre 11x14 pouces pour faire du contact.
On attribue au Général de Gaulle cette phrase, dans les années soixante du siècle dernier : « Entre les communistes et nous, il n'y a rien ».
On pourrait donc dire en s'inspirant de cette vision politique, « entre le 24x36 silicium et la 11pox14po, il n'y a rien qui vaille ».
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Bref, en disant cela pour expliquer la victoire du silicium numérisé il me semble enfoncer une porte ouverte avec de gros sabots d'un naïf de campagne, nous ne sommes plus en l'an 2000 où il y avait encore pas mal de gain en qualité à trouver du côté de la capture numérique/silicium.
Note ajoutée après coup : moderato, il reste à prouver qu'il y a un avantage FTM au capteur dans la gamme 20-50 pl/mm ! à voir !!
Si on ajoute l'autre avantage qui est celui du silicium en termes de bruit comparé au bruit de granularité du film, la cause devrait en principe être entendue.
On voit que l'un des intérêts du grand format avec le film c'est justement de pouvoir travailler avec des rapports d'agrandissement moindres au tirage, ce qui permet pour les même détails de l'image finale d'utiliser le film à plus basses fréquences spatiales, là où sa FTM est la meilleure. Plus le format est grand, plus la FTM pour des détails donnés de l'objet est bonne parce que la courbe FTM du film finit toujours par « tomber » au-delà de 20 pl/mm.
Note ajoutée après coup : l'argument s'applique aussi au capteur, voir plus bas des références aux courbes FTM d'un CCD, donc n'enterrons pas le film trop tôt sur cet aspect !!
L'autre avantage de la montée en format sur film c'est la réduction du bruit de granularité. Pour un même nombre « pixels équivalents » dans l'image finale, chaque fois qu'on groupe 2x2 petits pixels de film pour ne faire un plus gros pixel on gagne un facteur 2 en bruit de granularité. Cet avantage existe aussi avec les pixels en silicium, mais le bruit étant nettement plus bas dans le processus de détection, il faut vraiment que les pixels soient très petits pour qu'on sente cette limite. Sans soute a-t-on atteint la limite avec les pixels microniques des petits appareils d'amateur, sur ce point il est clair que des capteurs plus grands à dimension de pixels identiques permettent de retrouver l'avantage de la montée en format sur ce problème de bruit... mais a-t-on encore besoin d'améliorer la qualité des images photographiques en prise de vue professionnelle ?
Avec l'échantillonnage direct de l'image numérique, tout se passe comme si on avait une courbe FTM équivalente du détecteur parfaitement plate au moins jusqu'à 50 pl/mm, ...
Note ajoutée après coup : Non, le capteur a aussi une courbe FTM qui chute !! !!
... il n'y a donc pas lieu de monter en format du moment que ces 50 pl/mm sur le détecteur sont considérés comme suffisants.
Note ajoutée après coup : Non, cet argument tombe, film et capteur sont sans doute logés à la même enseigne!!
Une digression concernant la règle des carrés inverses pour l'estimation de la résolution finale en enchaînant deux processus. Si chaque processus se traduisait par une tache de flou gaussienne, ou ce qui est équivalent par une courbe ftm gaussienne en exp{-(f/f_0)^2) la FTM de l'enchaînement des deux serait le produit des deux, ce qui nous donnerait exp{-f^2 (1/f_1^2 + 1/f_2^2)} comme dans la règle des carrés inverses. Dans le cas de l'enchaînement des deux processus : optique + film, on a effectivement deux courbes FTM à multiplier mais elles sont bien assez éloignées de la gaussienne ; néanmoins ce sont deux courbes « qui tombent », cela peut avoir un certain sens de les approximer dans une certaine plage par des gaussienens et donc la règle des carrés inverses aurait un certain sens dans la pratique, un bon guide, qui permet de voir facilement les tendances et les limites.
L'échantillonnage avec reconstruction par interpolation fait un fameux pied de nez à cette approche ; puisque d'un certaine façon jusqu'à la fréquence limite au sens de l'échantillonnage, la contribution du détecteur serait équivalente à une FTM plate !! donc je suis plus que sceptique sur la pertinence de la règle des carrés inverses appliquée à un enchaînement (optique + capteur silicium échantillonné).
Dans une prise de vue d'amateur en 6x6 d'après un négatif noir et blanc à grain fin, il est assez facile d'atteindre les 50 pl/mm équivalents au niveau du film (mais avec assez peu de contraste), c'est à dire 5 pl/mm sur le tirage 10X. Et ceux qui ont déjà tiré du 6x6 eux mêmes savent qu'un 10X avec un bon appareil et un bon agrandisseur c'est déjà très beau. Le silicium numérique offre la même chose mais sans perte de contraste au niveau du détecteur !! Pour l'instant le ticket d'entrée des 50 pl/mm sur 24x36 silicium est autour de 3000 euros.. il ne me semble pas possible qu'à qualité égale le prix ne baisse pas encore d'un facteur 2 à trois.
Donc ne parlons plus de résolution. Parlons de contraste et de bruit.
Faut-il changer la « raison sociale » de galerie-photo pour devenir :
Galerie-photo, le site de la photographie à grand micro-contraste et faible bruit
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