Qu'est-ce qui fait précisément qu'une photo est brûlée ?

Bonjour,

comme dit dans le titre, j'aimerais savoir précisément ce qui fait qu'une photo est surexposée, ou plutôt ce qui fait qu'une photo peut-être brulée au point de ne pouvoir récupérer aucun détail.

Pourquoi la surexposition et non la sous-exposition ? Eh bien parce que cette dernière s'explique très simplement : du fait de la trop faible ouverture du diaphragme, du temps de pose trop court et/ou des ISO pas assez élevés, trop peu de photons vont parvenir au capteur ce qui se traduit par un trop grand manque d'informations et en résulte une photo totalement bouchée.

Je vous vois déjà me répondre "la surexposition c'est simplement le contraire ! Tu as un diaphragme trop ouvert, un temps de pose trop long et/ou des ISO trop élevés, le capteur reçoit donc trop de lumière et donc d'information, ce qui donne une photo brûlée ! "
Oui mais de manière générale, plus on a d'informations, plus le résultat sera bon, donc qu'est qu'il fait qu'il y en a TROP, au point de détériorer le produit final ?
Pourquoi, par exemple, le capteur reçoit trop d'informations à f/4.8, 1/80s, ISO 100, et non à f/4.8, 1/10, ISO 100, ou à f/4.8, 1/13, ISO 800 pour une même scène ?

Est-ce parce que les photosites du capteurs sont pleins à ras bord de photons du fait que ses composants n'arrivent pas à transformer les photons en électrons plus rapidement qu'il n'arrive de photons ? que l'obturateur doit être fermé pour que les photosites agissent ? que les données analogiques sont trop lentement transformées en numériques ce qui crée un surplus d'électrons et empêche donc les photosites d'agir normalement ?
Est-ce parce que la charge électrique, après conversion des photons en électrons, est supérieure à ce que peut gérer les composants de l'appareil photo ?
Est-ce à cause d'une limite logiciel : l'appareil photo ne permet pas de dépasser un certain seuil de données (8, 12 ou 16 bits) ?

Tout ceci pourrais nous amener à une autre question : qu'est-ce qui définit la plage dynamique d'un capteur ?

J'imagine que personne ne connait LA réponse, donc n'hésitez pas à me proposer vos hypothèses, dire laquelle vous parait la plus plausible et pourquoi, à me demander des éclaircissements si vous ne comprenez pas certains passages, ou toutes autres choses qui vous passe par la tête.


Cordialement.

il ne va pas forcément être simple de te répondre. Mais on peut essayer de faire court.
Le capteur c'est une pellicule numérique, sur laquelle s'inscrit la lumière (et pas la "non-lumière" ). Donc si tu photographies un point lumineux, suivant le temps d'exposition, il sera plus ou moins lumineux. Alors que l'inverse n'est pas vrai avec un point noir.

Pourquoi, par exemple, le capteur reçoit trop d'informations à f/4.8, 1/80s, ISO 100, et non à f/4.8, 1/10, ISO 100, ou à f/4.8, 1/13, ISO 800 pour une même scène ?

cela peut dépendre de ton mode de mesure sur ton appareil. Aurais-tu  les photo originales à nous faire passer par un lien que l'on puisse t'aider et disséquer les exifs ?

Après, tu as un très bon blog à lire de tout côté géré par l'un des membres du forum ( @darth ) http://blog.darth.ch/

Sérieux ? ! Tu as posé la même question d'une autres manière sur un autre topic à laquelle nous avons commencé/tenté de répondre sans que tu ais la politesse de venir en parler avec nous ou quoi que ce soit d'autre.

Excuse moi Shoube, après réflexion je me suis aperçu que le topic où j'avais posé m'a question n'était pas des plus adapté, j'ai donc coupé court :/

@LSH j'ai oublié de préciser que par "surexposition" j'entend par là une photo brûlée au point d'être toute blanche et de ne pouvoir récupérer aucun détail, même en RAW.

D'après ce site : http://www.blog-couleur.com/?Qu-est-ce-que-la-plage-dynamique-d
c'est bien parce que les photosites du capteur sont saturés de photons, que la photo est brûlée. Mais pourquoi est-ce que les photons ne sont pas progressivement transformés en électrons, cédant ainsi la place à d'autres photons dans les photosites et évitant de perdre des détails ?

Je ne pense pas qu'il soit question de photons ou de capteurs.
Votre photo est enregistrée en numérique avec une taille limite et c'est donc le nombre de bits par composante qui limite les différences de teintes dans les hautes lumières et qui fait que tout ce qui sera supérieur sera considéré comme blanc ;)

Pas sûr que la profondeur des couleurs ait une quelconque influence là dessus. Il suffirait de définir sur une image RVB 8 bits par couche que le point le plus sombre capturé est à 0, 0, 0 (# 000000), et le plus lumineux à 255, 255, 255 (# FF FF FF) et les valeurs intermédiaires… eh bien se situeront entre #000000 et #FF FF FF ce qui donnerait en fait une image HDR sans aucune zone brûlée (des zones bouchées peuvent par contre toujours exister. Si le capteur ne capte rien, il n'y aura rien sur la photo…)

La profondeur des couleurs est peut-être un des facteurs limitant, mais ce n'est sans doute pas le principal. Sinon il serait normalement impossible d'avoir une image brûlée au point d'être complètement blanche et de ne pouvoir récupérer aucun détail sachant qu'elle peut contenir 16 millions de couleurs différentes.

@MrSee : Je pense que tu compliques un peu une réponse toute simple déjà donnée, par le fait que tu n'as pas su la comprendre.

C'est très simple, tu verras, pas besoin de compliquer les choses.

Comme je l'explique dans l'article sur "Qu'est-ce que le format RAW" un capteur est composé de photosites, sorte de puits surmonté d'une lentille et d'une matrice de Bayer, comme tu peux le voir sur l'illustration ci-dessous, que j'avais d'ailleurs réalisé pour le billet cité en exergue.



Quand tu prends une photo, les photos viennent remplir plus ou moins ces puits, ce qui va permettre à ton appareil photo de "cartographier" ces informations de lumière afin de pouvoir en tirer une image.

Mais pour que cela fonctionne, il faut respecter quelques règles, l'une d'elles, qui est la base de la photo, c'est de dire que l'on va "enregistrer" la quantité de lumière qui arrive sur la surface sensible dans un temps donné.

Autrement dit, le photosite, qui a une capacité prescriptrice de photons limitée, ne va pas permettre à l'électronique de traiter l'info avant la fin du processus, car cela provoquerait tout simplement des erreurs sur la cartographie, du simple fait que tous les photosites s'égaliseraient et donnerait finalement une image uniformément grise (pour être précis, un gris neutre à 18%).

Donc, pour avoir une image, il faut bien qu'il y ait une variation d'intensité sur chaque photosite afin de créer des points précis qui vont former l'image.

Résultat, de façon simple et efficace, chaque photosite donnera l'indication à l'électronique de la quantité de lumière enregistrée.

Rien de plus, rien de moins, l'explication est aussi simple que ça !
 

Merci de ta réponse, cependant je ne comprend pas ce passage :
Darth a écrit :

Le photosite, qui a une capacité prescriptrice de photons limitée, ne va pas permettre à l'électronique de traiter l'info avant la fin du processus, car cela provoquerait tout simplement des erreurs sur la cartographie, du simple fait que tous les photosites s'égaliseraient et donnerait finalement une image uniformément grise (pour être précis, un gris neutre à 18%).

Pourquoi le fait de traiter l'information avant que le temps d'obturation ne soit écoulé donnerait une image grise ? Si les composants électroniques de l'appareil photo étaient capables, lorsqu'un photon pénètre dans un photosite et arrache un électron dans son puits, de lire cette différence de potentiel en temps réel et de replacer quasi-instantanément cet électron perdu par un autre, au final ils auraient enregistré les mêmes informations que si l'on avait utilisé l'obturateur, voire plus s'il existait des zones brûlées.

oui, mais cela voudrait dire qu'il faudrait que chaque photosite possède son obturateur et soit capable de s'arrêter avant un autre. Du coup, comment dire à chacun arrête d'enregistrer l'information, pour toi elle me suffit, mais ton voisin doit continuer à bosser encore quelques  millisecondes

Puisque la lecture et la remise à zéro des photosites se font après le temps de pose choisi, il est impossible de savoir quand un photosite doit arrêter d'enregistrer des informations, car il sera déjà trop tard.

Mon idée était plutôt que la lecture et la remise à zéro se produisent sur un photosite dès qu'un de ses électrons est arraché par un photon, afin de pouvoir capturer une image de façon infinie, sans risque d'avoir des zones brûlées sur la photo finale.
Je viens de découvrir que des ingénieurs se penchent déjà sur un capteur fonctionnant ainsi, mais sa conception est très complexe et chaque reset génère du bruit.

M'enfin… J'ai maintenant la réponse à ma question : les photosites ont un nombre maximum d'électrons pouvant être arrachés par les photons. S'il arrive beaucoup de photons dans un photosite, au point d'arracher tous ses électrons avant que le temps de pose ne soit écoulé et que l'électronique de l'appareil photo ne lise le nombre d'électrons arrachés à chaque photosite et ne les réinitialise, il en résultera une photo avec des zones brûlées.

Bon eh bien merci à ceux ayant participé à la discussion, ça m'a bien plus ^^

Si vous avez des choses à rajouter, n'hésitez pas, je reste actif.

MrSee a écrit :

Mon idée était plutôt que la lecture et la remise à zéro se produisent sur un photosite dès qu'un de ses électrons est arraché par un photon, afin de pouvoir capturer une image de façon infinie, sans risque d'avoir des zones brûlées sur la photo finale.

 

je comprends ce que tu cherches à avoir, mais cela voudrait dire qu'il enregistre une image jusqu'à la limite du cramé et cela indépendamment pour chaque photosite. si je suis ton raisonnement
Mais du coup lorsque tu décharge ta photo, comment savoir quelle information (ou temps de pose) récupéré pour chaque photosite ? comment cela peut-il se décidé ? Pour celui-ci 1/250 de seconde et pour celui-ci 1/8, et celui à droite je prendrais que 1/8000 ème  etc ?
Et vu le nombre de photosite, le faire à la main risque d'être compliqué…

Un tel capteur photo fonctionnerait à peu près pareil qu'un capteur "ordinaire" : la photo est capturée pendant un certain temps, les photosites ont capturé un certain nombre de photons, et l'électronique de l'appareil photo regarde le nombre de photons capturés par chacun des photosites pour former l'image finale.

Seulement…
Prenons par exemple un capteur ordinaire composé de photosites limités à 40 000 photons, qui imaginons, un de ses photosites est plein à f/4, 1/1600s, ISO 100.
Imaginons maintenant qu'il existe un capteur photo de même taille que le précédant, et ayant le même nombre de photosites, mais qui cette fois chacun de ses photosites est limité à 1 photon et est réinitialisé dès qu'il capte un photon. Eh bien à f/4, 1/1600s, ISO 100, un des photosites aura capturé 40 000 photons, comme pour le capteur ordinaire.
Mais ça ne s'arrête pas là. Si on double le temps de pose,  donc qu'on a f/4, 1/800s, ISO 100, ce photosite ne restera pas bloqué à 40 000 photons comme l'aurait fait le photosite du capteur ordinaire, mais continuera à capturer de nouveaux photons jusqu'à obtenir le double de ce qu'il avait avant, puisqu'on a doublé le temps de pose, soit 80 000 photons.

Au niveau de la lecture des données maintenant…
À la place de lire le nombre de photons capturés par chaque photosite une fois le temps de pose terminé et avant de remettre les photosites dans leur état initial comme pour les capteurs ordinaires, sur ce capteur, chaque fois qu'un de ses photosites capte un photo, l'électronique de l'APN va enregistrer la position du photosite et dire qu'il a reçu un photon avant de le réinitialiser.

Afin de mieux comprendre, imaginons qu'un groupe de 4 personnes nommées A, B, C et D, représente un capteur de 4 photosites. Une cinquième personne (la source lumineuse) lance des balles (photon) au groupe (capteur), dont chaque membre (photosite) ne peut en recevoir qu'une seule (limité à 1 photon). Une sixième personne (l'électronique de l'APN) vient compter le nombre de balles attrapées par les personnes A, B, C et D avant de retirer les balles de leurs mains.
Pendant 10 secondes (temps de pose), la 5e personnes va avoir le temps d'envoyer 1 balle vers A, puis 1 vers C, encore 1 vers A, puis vers B, puis A, puis C, ce qui donnera 3 balles envoyées vers A, 1 vers B, 2 vers C, et 0 vers D.
Pour un capteur ordinaire, la 6e personne n'intervient qu'au bout des 10 secondes, ce qui fait qu'elle n'aura pas vidé les mains des personnes du groupe entre chaque lancé et aura donc compté 1 balle attrapée par A, 1 par B, 1 par C, et 0 par D, car elles ne peuvent attraper qu'une balle à la fois.
Pour un capteur avec remise à zéro à chaque photon capté, la 6e personne va intervenir dès qu'une personne recevra 1 balle. Donc quand la 5e personne va lancer 1 balle à A, la 6e personne va compter que A a reçu 1 balle avant de lui vider les mains, puis c'est C qui reçoit 1 balle, la 6e personne va compter que C à reçu 1 balle et lui enlever la balle, puis c'est encore A… et au final, la 6e personne aura bien compté que A a reçu 3 balles, B 1 balle, C 2 balles, et D 0 balle.

Les avantages d'un tel système sont multiples, mais l'inconvénient majeur est qu'à chaque intervention de la 6e personne, du bruit est généré. Et comme elle intervient beaucoup plus fréquemment…

Tu me dis si ça répond à ta question, car je n'ai peut-être pas compris ce que tu voulais dire :/

La différence de rendu entre un capteur avec remise à zéro à chaque photon et un capteur ordinaire avec une large plage dynamique, est similaire à la différence de rendu qu'il y a entre un capteur ordinaire avec une large plage dynamique et un capteur ordinaire avec une courte plage dynamique, si ce n'est qu'elle est beaucoup plus importante.

Approche plus qu'intéressante.je m'étais plus il y quelques années à imaginer que lon viendrait un jour à nous proposer des capteurs qui feraient leur mise au point photosite par photosite non seulement seuls mais indépendamment les uns des autres. Cela couplé avec un écran tactile on dessinerait sur l'écran les zones que l'on souhaiterait sous-exposer et les zones que lon voudrait déboucher que ce soit pour entrer dans la dynamique probable du capteur Ou pour des raisons d'expression photographique.

cocagne a écrit :

Approche plus qu'intéressante.je m'étais plus il y quelques années à imaginer que lon viendrait un jour à nous proposer des capteurs qui feraient leur mise au point photosite par photosite non seulement seuls mais indépendamment les uns des autres. Cela couplé avec un écran tactile on dessinerait sur l'écran les zones que l'on souhaiterait sous-exposer et les zones que lon voudrait déboucher que ce soit pour entrer dans la dynamique probable du capteur Ou pour des raisons d'expression photographique.
 

Vieux serpent des mers :) je me souviens d'un article de Chasseur d'image du temps de l’argentique il me semble, ou l'on parlait d'un filtre interne devant l'obturateur et qui serait capable d’assombrir certaine zones pour équilibrer l'image enregistrée sur la pellicule.

Comme quoi même si l'idée précède toujours la technique c'est celle ci qui permet de concrétiser l'intention. Tant qu'elle est absente on bricole,
un peu comme pour la retouche n'est ce pas…
le filtre que ru évoques fait penser à ce qu'on a déjà avec les polarisants tournants. Le numérique permet d'envisager beaucoup plus soit un réglage - à la demande -photosite par photosite du coup exit les limites de dynamique.
la solution que propose l'auteur de ce fil est différente je n'en comprend pas le fonctionnement car je n'ai pas la formation pour ça mais j'en perçois bien le principe. Si jamais des chercheurs parvenaient à une réponse viable sur le plan industriel je la verrais bien combinée avec mon truc, cela signifierait que l'on pourrait effectuer avant la prise tous les ajustement que l'on confie aujourd'hui à des logiciels pendant le post traitement particulièrement les fusions d'expositions multiples. Sans préjuger bien sur des choix ensuite de retouche en infographie bien sur.

Le système de filtre qui bloque plus ou moins la lumière me fait penser aux verres photochromiques qui composent les lunettes de soleil adaptatives. Mais pour l'instant, ces verres demandent un temps pour s'adapter à la luminosité beaucoup trop long…

Mais si quelqu'un arrive à mettre au point un capteur équipé d'un filtre photochromique ultra réactif, ce serait une excellente alternative à mon idée, du fait de son, sans doute, faible coup de fabrication, et qu'il ne générera pas plus de bruit qu'un capteur ordinaire.
Mais… malgré sa plage dynamique très large, elle ne sera toujours pas infinie, et il lui manquera quelques autres avantages :p

Quant à objectif permettant de faire la mise au point pour chaque photosite, je n'ose imaginer la complexité de la fabrication d'un tel engin :o

En tout cas, ça me fait plaisir de voir que d'autres se penchent sur l'amélioration des objets d'aujourd'hui !

Bonjour jeune homme§
Pas un objectif de mise au point mais un réglage de sensibilité du photosite.
Ton concept du vase qui enregistre son niveau puis se remplit à nouveau est fascinant mais sans être et de loin de la partie il me vient une question n'y a t il pas un risque qu'il mesure la même chose ?
Déciment ce forum évolue bien ! après l'info sur le potentiel des films argentiques resté dans les cartons voila un fil sur une autre manière de concevoir les photosites car ce n'est pas seulement un concept logiciel n'est ce pas ?

Nota : Pour la mise au point c'est déja fait avec le système Nitro

cocagne a écrit :

Ton concept du vase qui enregistre son niveau puis se remplit à nouveau est fascinant mais sans être et de loin de la partie il me vient une question n'y a t il pas un risque qu'il mesure la même chose ?
 

La même chose que quoi ? Que ses voisins situés sur le capteur ? Que les autres types de capteur ?

Dans les deux cas, je dirais non. L'information enregistrée ne se résumera pas seulement à la mesure du niveau du vase, mais également au nombre de fois que ce vase se remplit. Plus un vase aura un niveau bas et se remplira un grand nombre de fois, plus sa couleur associée sera lumineuse. Au contraire, moins son niveau sera bas et se remplira un grand nombre de fois, moins sa couleur associée sera lumineuse.
Cette propriété du vase à se remplir avant la fin du temps de pose et surtout avant d'avoir à enregistrer une nouvelle information lorsqu'il est totalement vide,  lui permet de ne pas avoir de limite de lumière capturable et de pouvoir capturer une scène de façon infinie sans l'aide de filtre ND, sans craindre d'avoir au final une image sous ou surexposée, ni même d'avoir un effet de contre-jour.

La même chose que ce qu'il vient d'enregistrer ? non, puisque s'il se vide une fois, qu'il se remplit, puis se vide à nouveau, il aura au final enregistré qu'il s'est vidé 2 fois et non 1 fois.

Bien sûr les appareils photos équipés d'un tel capteur auront une partie logiciel différente des autres, mais le concept reposera avant tout sur le capteur lui-même.


Tu aurais plus d'infos concernant Nitro ?

Au temps pour moi et mille excuses c'est Lytro et non Nitro.
Ca date de 2011 une éternité au temps de l'internet mais une court instant dans le monde de l'industrie.
Ils en sont à leur second modèle d'appareil photo commercialisé, je te laisse chercher, l'idée est vraiment top. les fabricants d'optiques doivent regarder ce truc d'un air torve…Mefie toi des premiers articles grand public le principe y est assez mal décrit.

J'ai cru que Lytro était une technologie permettant de faire des photos avec une très grande ouverture et profiter ainsi du gain de lumière que cette dernière apporte, tout en ayant une profondeur de champ infinie (ou pas selon son choix artistique), afin de nous épargner un temps de pose trop long ou d'avoir du bruit sur le rendu final.

Mais de ce que j'ai compris, c'est un appareil photo plénoptique reposant sur un système de micro lentilles, chacune recouvrant un groupe de photosites et orientée dans une des directions prédéfinies à la construction, qui vont ainsi laisser uniquement les rayons arrivant dans le même sens qu'elle, atteindre le capteur. Il en résulte plusieurs fragments d'image, qui une fois assemblés, donnent un nombre d'images égal aux nombres de positions prédéfinies ayant chacune une mise au point différente, et ce en une seule prise, ce qui permet par la suite, par logiciel, de former à partir des différentes mises au point de former plus qu'une image ayant la profondeur de champ voulue, ou une image interactive changeant sa mise au point selon l'endroit de la photo où l'on clique.
Mais ce système permet seulement de s'amuser un peu avec la profondeur de champ après capture et de ne plus se soucier de la mise au point, pour le prix d'une photo très faiblement définie (2 MPx) malgré la densité du capteur, et d'une perte de lumière, ce qui est paradoxal pour une grande ouverture…

Tiens un vieux fil qui avait fini par s'épuiser faute de réponses satisfaisantes 
Il 'agit d'optique mais peut être auras tu un point de vue susceptible de relancer l’intérêt de ce sujet plus tordu que cela en a l'air.