Question existentielle Webcam USB - Page 2

Il y a des trucs intéressants sur les caméras numériques sur le site du LOEMI (http://recherche.ign.fr/ quelque part) où ils expliquent pourquoi ils optent pour 3 CCD (je sais pas s'ils ont mis à jour depuis la dernière fois que j'ai regardé ^^)
par contre je crois me rappeler que finalement pour leur appareil ils ont carrément 3 objectifs différents, donc il n'y a pas de séparation du faisceau lumineux ^^

(bon et puis ils ont de bonnes raisons de vouloir éventuellement changer les filtres, ce qui n'est probablement pas très utile pour le grand public)

edit : http://recherche.ign.fr/LOEMI/argenerique.php?AR=CAMNU&PAGE=8

Nous avons pris le parti en 2000 de délaisser l'acquisition par capteur couleur type BAYER pour une acquisition multi-canal qui en plus de l'absence de tous ces artefacts présente un intérêt non négligeable : on peut régler le temps de pose de chacune des caméras indépendamment et donc égaliser les trois ou quatre plans dès l'acquisition, et utiliser des filtres mieux optimisés. On obtient ainsi une information beaucoup moins bruitée dans le plan bleu (dans le cas du capteur bayer, on multiplie le signal recueilli par les pixels bleus et par conséquent on multiplie le bruit de ces pixels). Il est important de signaler que les informations obtenues dans les ombres proviennent essentiellement du canal bleu car les zones à l'ombre sont éclairées par le ciel bleu ; une bonne dynamique dans le plan bleu est donc la meilleure solution pour une bonne vision dans les ombres.

Thibaut (./29) :
Les cellules se perturbent entre voisines, c'est ça le bruit dont on parle. Ca dénature la teinte des pixels.

Justement, c'est pour ça que je dis que si de nos jours les rouges sont rouges (et pas gris-rosâtre) c'est que le bruit en question doit pas être très élevé...

Le bruit existe aussi sur un 3CCD, mais en moindre quantité (cellules plus grandes).

Les cellules ne sont certainement pas plus grandes à encombrement égal, cela dit si le bruit existait tu as raison de dire que l'impact serait moindre, mais c'est parce que ce bruit se traduirait juste par un léger flou et pas par des couleurs moins bonnes.

Ben oui mais on ne va pas loin avec un capteur sans optique D'où l'avantage du 3CCD sur les aberrations chromatiques/irisations.

Rien compris, quel est le rapport entre 3CCD et aberration chromatique Oui ça peut être un peu diminué par un décalage logiciel des plans rouge/vert/bleu, mais c'est tout aussi faisable avec un capteur simple.

squalyl (./30) :
toi tu vois la taille des pixels comme liée à la quantité de lumière qu'on peut collecter, moi je la vois au rapport signal bruit qu'on peut en tirer, spas tout à fait pareil.

Ben si, la source principale de bruit est directement proportionnelle à la (racine carrée de la) quantité de lumière.

Sally (./31) :
par contre je crois me rappeler que finalement pour leur appareil ils ont carrément 3 objectifs différents, donc il n'y a pas de séparation du faisceau lumineux ^^

Oui enfin pour que les 3 objectifs capturent plus ou moins la même image il faut vraiment photographier un truc tout plat ^^ (donc à part la photographie aérienne...)

pour les exemples de souci avec les grilles bayer, voir ici (merci Sally):

http://recherche.ign.fr/LOEMI/argenerique.php?AR=CAMNU&PAGE=8

edit : cross
Pollux > oui c'est assez spécifique, d'ailleurs ils disent qu'ils utilisent quand même des caméras bayer pour les quelques prises de vue non-aériennes qu'ils peuvent avoir besoin de faire ^^
par contre il faut pas que ce soit plat, il faut juste que ce soit loin ?

Effectivement, si tu veux mieux, prend ton caméscope numérique et branche toi en firewire. Utilise un logiciel de streaming pour émettre en h264 ou mpeg4. Je comprend ta question dans le sens où toutes les pubs de webcam affichent des gens à l'apparente plainitude devant un écran affichant en fullscreen l'image du correspondant souriant avec une résolution proche de l'imprimerie. Certes c'est une pub, c'est sensé faire rêver le futur consommateur, mais qu'elle désillusion une fois installé chez lui d'avoir une qualité dégueulasse, pixelisée, bruitée. Et si c'est pas chez lui, ce sera chez son correspondant. Bon d'un autre côté, les stations TV internet tournent avec quoi ? Plutôt du camnum que de la webcam, ça explique...

Kochise

EDIT : un abominable oubli

Kochise (./36) :
Effectivement, si tu veux mieux, prend ton caméscope numérique et branche toi en firewire. Utilise un logiciel de streaming pour émettre en h264 ou mpeg4.

Sauf que tous les caméscopes numériques ne permettent pas un retour immédiat (même si c'est quand même en train de changer progressivement).

Ah, j'ai osé croire qu'on était en 2008 et qu'on avait un peu plus de 640ko de mémoire dans nos ordinateurs...

Kochise

squalyl (./34) :
pour les exemples de souci avec les grilles bayer, voir ici (merci Sally):

http://recherche.ign.fr/LOEMI/argenerique.php?AR=CAMNU&PAGE=8

Oui mais c'est un cas très spécial parce qu'ils ne peuvent pas prendre de capteurs plus grands [alors que le genre de capteur suffisamment petits pour être mis dans un appareil 3ccd grand public existe forcément en plus grand à un prix grand public aussi], donc ils ont besoin de toute la résolution et ne peuvent pas mettre de filtre antialiasing, donc les artefacts sont gênants. Et ils ont une solution toute prête en mettant 3 caméras les unes à côté des autres, pourquoi ils s'en priveraient ?

Cela dit il y a quand même un point intéressant, c'est la fidélité des couleurs, mais il faut aussi voir que c'est un capteur qui date de 2000 : pas sûr que ça soit encore vrai 8 ans après...

Sally (./35) :
Pollux > oui c'est assez spécifique, d'ailleurs ils disent qu'ils utilisent quand même des caméras bayer pour les quelques prises de vue non-aériennes qu'ils peuvent avoir besoin de faire ^^
par contre il faut pas que ce soit plat, il faut juste que ce soit loin ?

Subjectivement plat, donc oui c'est fonction de la distance : une feuille de papier nous apparaît plate, mais si on s'approchait de quelques fractions de millimètres ce serait bien plus montagneux

Pollux, tu devrais te renseigner sur les 3CCD

Le bruit existe bel et bien avec les capteurs classiques : zoome sur une zone sombre d'une photo numérique, tu verras plein de parasites bleus, verts et rouges. Ce n'est pas un flou mais des parasites. Le bruit électronique, c'est des variations de tensions aléatoires dans les cellules, pas un étalement des tensions sur plusieurs cellules.

Le rapport entre 3CCD et aberrations chromatiques, c'est que les quelques lentilles situées entre le sujet et le capteur désolidarisent les rayons lumineux de couleurs différentes. C'est bien plus compliqué qu'un simple décalage à corriger, car rien ne dit que ce décalage est multiple du pas entre deux cellules d'une même couleur. Improbable à 99,99%. Les rayons rouges se retrouvent à éclairer des cellules bleues, etc. D'où des contours moins nets, des détails grisâtres... En faisant partir les couleurs dans 3 directions différentes à la sortie des lentilles, on connaît le décalage, et un rayon rouge n'ira jamais titiller un capteur bleu par exemple.

(je simplifie, mais tu vois l'idée)

Thibaut (./40) :
Pollux, tu devrais te renseigner sur les 3CCD

C'est un peu court jeune homme Il faudra soit me convaincre que j'ai des idées fausses sur le sujet soit me donner un lien intéressant -- si aucune de ces conditions n'est remplie ta remarque est aussi pertinente que si je disais "Thibaut, tu devrais te renseigner sur la Vérité"

Le bruit existe bel et bien avec les capteurs classiques : zoome sur une zone sombre d'une photo numérique, tu verras plein de parasites bleus, verts et rouges. Ce n'est pas un flou mais des parasites. Le bruit électronique, c'est des variations de tensions aléatoires dans les cellules, pas un étalement des tensions sur plusieurs cellules.

Ah ben oui ce bruit-là est bien réel, mais il n'a rien à voir avec celui dont tu parlais : le bruit qu'on observe n'est en majeure partie pas corrélé entre deux pixels différents, qu'ils soient voisins ou non. Ce dont tu parlais dans ./26 et ./29, c'est pas du tout ça :

Les cellules se perturbent entre voisines, c'est ça le bruit dont on parle. Ca dénature la teinte des pixels

que j'interprète comme un étalement de tensions -- si c'est pas ça que tu voulais dire, alors je comprends pas pourquoi la perturbation serait plus grande "entre voisines" qu'entre cellules disons sur la même ligne mais à l'autre bout du capteur ?

Le rapport entre 3CCD et aberrations chromatiques, c'est que les quelques lentilles situées entre le sujet et le capteur désolidarisent les rayons lumineux de couleurs différentes. C'est bien plus compliqué qu'un simple décalage à corriger, car rien ne dit que ce décalage est multiple du pas entre deux cellules d'une même couleur. Improbable à 99,99%. Les rayons rouges se retrouvent à éclairer des cellules bleues, etc. D'où des contours moins nets, des détails grisâtres... En faisant partir les couleurs dans 3 directions différentes à la sortie des lentilles, on connaît le décalage, et un rayon rouge n'ira jamais titiller un capteur bleu par exemple.

Je comprends vraiment pas ce que tu racontes, à moins que tu t'amuses à rajouter des mini-zooms entre le prisme et chacun des capteurs tu n'as aucun moyen de mieux corriger l'aberration chromatique sur 3CCD que sur 1CCD...

Supposons que j'ai un objectif qui dans une certaine configuration n'a aucune aberration chromatique. Image parfaite sur 1CCD comme sur 3CCD. Maintenant je change un réglage et l'objectif introduit une aberration chromatique, par exemple l'image verte est un peu plus petite que l'image rouge ou bleue. Le capteur n'est au courant de rien, il fait juste son boulot : capturer l'image qui lui a été donnée, c'est à dire avec une aberration chromatique. Donc comment est-ce que le 3CCD pourrait magiquement corriger cette aberration ? Le seul moyen de le corriger, c'est logiciellement avec un zoom numérique du canal vert (ou, justement, avec un zoom optique contrôlé logiciellement sur 3CCD), mais pour ça il faut connaître exactement les caractéristiques de l'objectif, donc c'est un peu compliqué surtout si les objectifs sont interchangeables. Le plus simple est de le corriger logiciellement après-coup, et évidemment c'est incompatible avec l'idée d'un zoom optique...

(cela dit je suis curieux de savoir si la solution à base de zoom optique est implémentée en pratique, ou si c'est trop lourd/cher/inefficace/introduit plus d'aberrations que ça n'en corrige )

Si on résume tes messages, on a l'impression que tu penses que les professionnels ont tous tort d'utiliser des caméras 3CCD

Non, la sensibilité est un énorme avantage mais c'est à peu près le seul. En tout cas, je sais pas si c'est volontaire ou non, mais si j'étais mal luné je prendrais assez mal le fait que tu répondes à un démontage de tes posts point par point par des phrases comme "tu devrais te renseigner sur les 3CCD" ou encore "Si on résume tes messages, on a l'impression que tu penses que <une phrase absurde qui n'a pas grand-chose à voir avec ce que j'ai dit>"... Et je doute que le smiley arrange les choses ""

Je ne prends pas ça comme un démontage. On n'est pas en train de se faire la guerre. Si on devait prendre de front tous ceux qui ont un avis contraire.... Tout ça pour dire que je ne suis pas sûr qu'un de nous deux soit spécialisé dans le domaine. J'ai mes connaissances, tu as les tiennes, visiblement elles donnent des conclusions contradictoires. Pas la peine d'aller se prendre la tête si c'est pour ne jamais en finir

Ce que je peux te répondre, c'est que j'ai étudié ça cette année, vite fait. A cause des différences des indices de réfraction, le plan focal image des lentilles du système n'est pas unique. Chaque longueur d'onde issue du plan focal objet forme une image sur un plan focal propre, décalé en profondeur par rapport aux autres. Le plan focal image qu'on choisit comme plan de capture (le CCD) est arbitraire et une seule longueur d'onde y produit une image nette. Les autres couleurs forment une image un peu devant ou un peu derrière. Voilà pourquoi, sur une photo, les contours des choses sont violets* et rougés* quand on les regarde de près, surtout si un zoom a été utilisé pour prendre la photo.

Avec un 3CCD, chaque capteur ne reçoit pratiquement qu'une couleur, donc sa position n'est plus arbitraire : l'image rouge se forme pile poil sur le capteur rouge, idem pour le bleu, idem pour le vert.


* : Couleurs extrêmes du spectre, donc images se formant très en avant ou très en arrière du plan moyen. D'où un flou sur ces couleurs. D'où des contours gras et baveux.

./39 > ben en fait je voyais ça comme « l'angle entre les deux axes¹ est négligeable » (donc on a deux fois la même vue), ce qui ne serait pas le cas si on était près... alors si on prenait quelque chose sans aucune profondeur, même avec un angle important on aurait exactement les mêmes informations, mais il me semble qu'il y aurait des effets de perspective quand même non ?

et si on est loin *et* qu'il y a de la profondeur ça marche quand même non ? si je prends en photo une chaîne de montagne qui contient des montagnes qui sont à 3 km et d'autres à 50 km avec deux appareils situés à 10 cm l'un de l'autre tu penses qu'il y aura une différence notable entre les deux images ?
¹je veux dire les axes allant d'un point aux deux objectifs

Thibaut (./40) :
Les rayons rouges se retrouvent à éclairer des cellules bleues, etc.

Hum je ne comprends pas ce que tu dis... ok ton objectif n'est pas parfait et il ne va pas focaliser toutes les couleurs exactement dans le même plan (et comme tous les capteurs sont dans le même plan ça va se traduire par une image de taille très légèrement différente suivant la couleur), mais déjà ça ne va a priori pas décaler latéralement l'image, l'axe de la lentille est le même pour toute les couleurs, le décalage est seulement en profondeur... non ?
et ensuite le principe c'est que les rayons de toutes les couleurs éclairent toutes les cellules justement (par opposition au 3CCD !) donc bien sûr que les rayons rouges éclairent les cellules bleues, mais c'est (à peu près) sans effet puisque ces cellules ne sont sensibles qu'au bleu...

Pollux > ben tu n'as pas forcément besoin de rajouter des lentilles entre le prisme et les capteurs, il suffit de jouer sur la distance non ? enfin je sais pas si c'est ce que tu entendais par « un mini-zoom » ^^

(edit : cross)

./44 > bon donc là je comprends ce que tu dis (même si j'ai toujours rien compris au ./40 ) mais le problème c'est que ça implique de faire la mise au point séparément pour les trois couleurs (en jouant sur la distance entre capteur et prisme ou en utilisant un mini-zoom comme dit pollux), la question était : est-ce que c'est faisable en pratique ?

Mes compétences s'arrêtent là
Il doit y avoir une relation simple (proportionnalité, facile à obtenir mécaniquement) entre le zoom, la mise au point et la position des capteurs.

Thibaut (./44) :
Je ne prends pas ça comme un démontage. On n'est pas en train de se faire la guerre. Si on devait prendre de front tous ceux qui ont un avis contraire....

Ben non on se fait pas la guerre, je fais juste la guerre aux idées fausses (ou en tout cas qui sont contraires à ce que je crois savoir : si c'est une erreur de ma part c'est encore mieux parce que ça me permettra de comprendre pourquoi mes intuitions sont fausses).

J'ai mes connaissances, tu as les tiennes, visiblement elles donnent des conclusions contradictoires. Pas la peine d'aller se prendre la tête si c'est pour ne jamais en finir

Ah non mais si tu as des arguments qui mettent en doute le raisonnement que j'ai donné je suis vraiment intéressé. Y a des discussions où on peut se dire "agree to disagree" parce qu'on a compris le point de vue de l'autre et qu'il y a un jugement, un choix, une opinion, une estimation cruciale sur lequel on a un point de vue incompatible sans que les deux soient incorrects. Là c'est pas le cas : je ne comprenais pas un mot de tes arguments jusqu'à ce post, donc je n'aurais pas été satisfait d'arrêter la discussion.

Ce que je peux te répondre, c'est que j'ai étudié ça cette année, vite fait. A cause des différences des indices de réfraction, le plan focal image des lentilles du système n'est pas unique. Chaque longueur d'onde issue du plan focal objet forme une image sur un plan focal propre, décalé en profondeur par rapport aux autres. Le plan focal image qu'on choisit comme plan de capture (le CCD) est arbitraire et une seule longueur d'onde y produit une image nette. Les autres couleurs forment une image un peu devant ou un peu derrière. Voilà pourquoi, sur une photo, les contours des choses sont violets* et rougés* quand on les regarde de près, surtout si un zoom a été utilisé pour prendre la photo.

Ah oui OK, je pensais que l'aberration c'était principalement un décalage dans le plan de capture et pas tellement orthogonalement au plan de capture, donc je comprenais vraiment pas. Oui après réflexion si l'objectif est grand ouvert ça pourrait avoir un effet non négligeable. Et google confirme : http://www.vanwalree.com/optics/chromatic.html . Donc oui, ça peut peut-être simplifier la vie pour concevoir l'optique d'avoir la liberté de faire plus d'aberration chromatique axiale ; mais inversement je pense vraiment pas que ça soit le type d'aberration le plus courante, donc c'est loin de résoudre tout -- c'était un peu exagéré de dire "Il évite les aberrations chromatiques (il n'y a pas d'irisations dues aux différents indices de réfraction des lentilles suivant les couleurs)" (./26) Mais tu vois j'ai bien fait d'insister parce que j'ai appris quelque chose ^^

Reste à voir si en pratique c'est vraiment corrigé : c'est quelque chose qui dépend à la fois de l'objectif, de la focale et de la distance de mise au point. Donc, si les objectifs sont interchangeables, ça me paraît pas vraiment gagné... (EDIT : et google LCA 3CCD ne renvoie rien, donc c'est probable que ça n'existe tout simplement pas )


Sinon j'ai toujours pas compris le coup du bruit ^^

Sally (./45) :
./39 > ben en fait je voyais ça comme « l'angle entre les deux axes¹ est négligeable » (donc on a deux fois la même vue), ce qui ne serait pas le cas si on était près... alors si on prenait quelque chose sans aucune profondeur, même avec un angle important on aurait exactement les mêmes informations, mais il me semble qu'il y aurait des effets de perspective quand même non ?

et si on est loin *et* qu'il y a de la profondeur ça marche quand même non ? si je prends en photo une chaîne de montagne qui contient des montagnes qui sont à 3 km et d'autres à 50 km avec deux appareils situés à 10 cm l'un de l'autre tu penses qu'il y aura une différence notable entre les deux images ?
¹je veux dire les axes allant d'un point aux deux objectifs

Bon j'aurais dû être plus précis : plat au sens où on ne voit pas de relief (avec des jumelles de même zoom et de même écart que les objectifs). C'est vrai que dit comme ça ça fait un peu tautologique

Pollux > ben tu n'as pas forcément besoin de rajouter des lentilles entre le prisme et les capteurs, il suffit de jouer sur la distance non ? enfin je sais pas si c'est ce que tu entendais par « un mini-zoom » ^^

Non, tu aurais une image floue... Changer la distance c'est changer la mise au point, là la mise au point est bonne et c'est la taille qu'on veut changer.

Pour le bruit, je crois que c'est lié à la taille des cellules. Comme on peut se permettre de les faire plus grandes, elles sont plus sensibles. Du coup, les sauts aléatoires d'électrons (agitation thermique) deviennent négligeables devant le courant utile induit par les photons : le bruit est diminué.

Ben je pensais que c'était un problème de mise au point justement (la lentille n'a pas la même distance focale pour toutes les longueurs d'onde donc si tous les capteurs sont à la même distance ça ne va pas), mais tu veux dire que même si on met au point correctement (peu importe comment) pour chacune des couleurs on aura une différence de taille de l'image ? (autrement dit la distance focale est différente mais le niveau de zoom aussi)

(je vais lire ton lien)

Kevin Kofler (./11) :

Godzil (./9) :
donc en disant qu'on à 25ips

Pas forcément, la résolution peut être aux prix de la fluidité, ce n'est pas pour autant que c'est limité aux images fixes, il y a les vidéos qui saccadent entre les deux.

Tu fait ce que tu veux, mais a vrai dire une webcam qui fait moins de 10ips, j'en veux pas.

que le flux est sur 24bits

Il ne l'est pas. Presque toutes les webcams utilisent un codage Bayer. C'est du 8 bpp, effectivement une image en niveaux de gris, mais chaque pixel correspond à une des couleurs de base (c'est de toute façon comme ça que fonctionnent les senseurs), donc on peut interpoler une image en couleurs.

Le flux WebCam->PC est bien en YUV 24b dans la majorité des cas

ce qui n'a aucun lien avec la présence d'un capteur bayer, qui réduit le nombre réel total de pixels tricolores.

Toutafé, et a vrai dire on est partit sur une discution (qui va mener a une stérile j'en suis presque sur) sur Bayer vs 3CCD un des premiers problèmes a des webcam trop hautes en résolution reste et restera la bande passante de l'USB 1 ou 2

:d

Thibaut (./50) :
Pour le bruit, je crois que c'est lié à la taille des cellules. Comme on peut se permettre de les faire plus grandes, elles sont plus sensibles. Du coup, les sauts aléatoires d'électrons (agitation thermique) deviennent négligeables devant le courant utile induit par les photons : le bruit est diminué.

(donc rien à voir avec les cellules voisines dont tu parlais dans ./26 et ./29 ? )

Je comprends pas pourquoi tu dis qu'on peut se permettre de faire les cellules plus grandes : à encombrement égal il faudra faire des capteurs 3 fois plus petits sur 3CCD que sur 1CCD, donc la surface par pixel restera égale.

Et ensuite même si c'était le cas il n'y a pas forcément un lien aussi significatif qu'on pourrait le croire entre taille des cellules et sensibilité : http://forums.dpreview.com/forums/read.asp?forum=1018&message=28607494 (comparaison entre capteur avec des grosses cellules et petites cellules).

Sally (./51) :
Ben je pensais que c'était un problème de mise au point justement (la lentille n'a pas la même distance focale pour toutes les longueurs d'onde donc si tous les capteurs sont à la même distance ça ne va pas), mais tu veux dire que même si on met au point correctement (peu importe comment) pour chacune des couleurs on aura une différence de taille de l'image ? (autrement dit la distance focale est différente mais le niveau de zoom aussi)

(je vais lire ton lien)

Voilà, les deux sortes sont décrites dans le lien ; et en fait la deuxième sorte (transversale) est probablement plus courante, parce qu'elle est présente à tous les niveaux d'ouverture alors que la première (axiale) n'est présente (ou en tout cas distinguable de l'aberration transversale) que sur un objectif qui ouvre beaucoup. Bon, mais en fait dans le cas où l'ouverture est assez faible pour que aberration transversale et axiale sont confondues tu avais raison dans le sens où on peut se contenter de déplacer un tout petit peu le capteur au lieu d'avoir des lentilles pour changer la focale

Godzil (./54) :
(qui va mener a une stérile j'en suis presque sur)

pourquoi

Godzil (./54) :
un des premiers problèmes a des webcam trop hautes en résolution reste et restera la bande passante de l'USB 1 ou 2

On a pas besoin de résolution hallucinante pour la vidéoconférence mais ça peut être pratique d'avoir une bonne résolution pour faire des photos, donc la bande passante n'est pas gênante dans ce cas...

Pollux (./56) :

Godzil (./54) :
(qui va mener a une stérile j'en suis presque sur)

pourquoi

Ho une impression et qui est pas lié a toi je te rassure ^^

Godzil (./54) :
un des premiers problèmes a des webcam trop hautes en résolution reste et restera la bande passante de l'USB 1 ou 2

On a pas besoin de résolution hallucinante pour la vidéoconférence mais ça peut être pratique d'avoir une bonne résolution pour faire des photos, donc la bande passante n'est pas gênante dans ce cas...

Bien sur, mais autant acheter un APN qui aura dans tous les cas une meilleure optique non ?

Godzil (./52) :
Le flux WebCam->PC est bien en YUV 24b dans la majorité des cas

As-tu déjà regardé des sources de pilotes de webcams? Moi oui, et il y a souvent un débayeriseur en logiciel, demande-toi pourquoi...

Ras-le bol qu'on me "corrige" alors qu'on n'en sait rien!

Quand bien meme, tu as 3 flux 8bits a recuperer, donc du 24bits, bref on en reviens au meme... C'est a dire un flux 24b, 10 ou 25ips avec une resolution de donnée

mais pas en yuv, qui est un format de flux bien spécial.