ESSAIS NUMERIQUE


 
 
 

Mesurer le piqué en A 2 ?

Comparaisons selon l'appareil et
l'interpolation logicielle

Méthode d'essai
avec la mire et le logiciel DXO Analyzer


 

texte et illustrations JMS





Avec la sortie du Nikon D3, il me faut reprendre mes essais pour toutes les optiques Nikon, car les résultats peuvent être très différents entre un petit capteur tyoe "APS" 16 x 24 mm de résoltion optique de 80 paires de lignes au mm (D200, Mesures de piqué Nikon D 200) voire 90 paires de lignes (D300 et D2x)...et le grand capteur 24 x 36 du D3 qui, en théorie, est compatible sans restriction avec toutes les optiques offrant un pouvoir séparateur de 60 paires de lignes.

Les essais de l'Eos 5D ( Mesures de piqué Canon Eos 5d ) avaient déjà montré que pour la taille de tirage que j'avais choisie pour référence (le A3+, soit à quelques mm le format photo 30 x 45 cm) le piqué était tel que les graphiques dépassaient la note 5 ! Pour les chroniques que j'écris pour le nouveau site Le monde de la Photo  j'ai donc "bloqué" mon échelle d'excellence à la note 5...sur 5 !

Mais les premières mesures effectuées sur le Nikon D3, et les remarques justifiées des correspondants qui les avaient découvertes sur les forums, m'amènent à penser que si toutes les mesures donnent la note 5 sur un tel boîtier, il n'est plus possible de comparer les optiques entre elles. Pourtant, la comparaison des notes maximales atteintes en RAW (fichier NEF développé par Nikon capture NX 1.3) avec les notes en JPG sortie de boîtier montrait que des différences existaient :  ce modèle m'évoquait le souvenir du D100, aux JPG doux pour permettre une accentuation à la demande et aux RAW plus vigoureux. Sur le conseil d'un correspondant avisé j'ai regardé s'il y aurait moyen d'évaluer la qualité du piqué pour un agrandissement A2.

D'origine, sans aucun traitement, le fichier du D3 permet d'atteindre les valeurs d'agrandissement suivantes selon la résolution calculées en points par pouce (dpi = dot per inch), un pouce (inch) mesurant 2,54 centimètres:

300 dpi = 23.98 x 36.03 cm
254 dpi = 28.32 x 42.56 cm ( environ A 3 de 29,7 x 42 cm  avec marge 24 x 36 cm )
240 dpi = 29.97 x 45.04 cm ( environ A 3+ de 32,9 x 48,3 cm avec marge 30 x 45 cm )
220 dpi = 32.70 x 54.05 cm
200 dpi = 35.97 x 54.05 cm
180 dpi = 39.96 x 60.06 cm (environ A 2 de 42 x 59,4 cm  sans marge )
150 dpi = 47.96 x 72.07 cm

Il faut ici confirmer quelques notions de base :

- le format qualité photo tel que défini voici bien des années par les experts de Kodak s'appuie sur une norme de tirage à 254 dpi. Or, ce système que j'utilise depuis que j'ai utilisé un scanner, s'il est simple, n'est pas universel ;

- le système 254 dpi est simple parce que 254 poins (dots) par pouche (inch) équivaut exactement à 100 points par centimètre, soit 10 points par millimètre de tirage. On considère qu'à distance normale de vision (entre 30  et 40 centimètres) un humain doté d'une très bonne vue discerne des détails d'un douzième de millimètre à un dixième de millimètre selon cette distance. La norme 254 dpi fixe la taille de ce détail à un dixième de millimètre est donc réaliste et raisonnable;

- si un capteur est capable d'aligner 2.000 pixels (points élémentaires) x 3.000 pixels sur la largeur d'un 20 x 30 cm, il est à la norme 254 dpi et c'est un capteur de 6 millions de pixels ; une succession de lignes de pixels noirs et de pixels blancs donneraient sa capacité à distinguer 1000 paires de lignes en vertical et 1500 paires de lignes en horitontal ;

- comme l'acuité visuelle diminue avec la distance entre l'oeil et le sujet observé, en théorie, un capteur de 6 millions de pixels devrait permettre des agrandissements de taille...infinie...si on regardait l'image à sa distance normale d'observation, soit la diagonale du format. Une seule mesure en A4 254 dpi suffirait en théorie pour caractériser un ensemble objectif boîtier.  En fait, on aime toujours regarder une image de taille moyenne d'un peu plus près...voire de beaucoup plus près...justement pour apprècier les détails;

- en pratique, la résolution utile pour de beaux agrandissements diminue donc moins vite que la théorie. On s'accorde généralement à penser que l'on peut tirer un A3 à 240 dpi, un A2 à 220 dpi et un A1 à 180 voire 150 dpi. Ces formats normalisés (29,7 x 42 - 42 x 59,4 -59,4 x 84,8) correspondent environ en format photo ratio 2/3 à 24 x 36 cm avec marge blanche (A3), 30 x 45 cm (A3+), 40 x 60 cm (A2) et 60 x 80 cm (A1);

- reste enfin le problème du "300 dpi" qui est énoncé comme valeur absolue par beaucoup de professionnels de l'image, parce que c'est une norme fixée par des imprimeurs qui ensuite diminueront de moitié la résolution de l'image en lui appliquand une trame ...150 dpi ! Mais certaines tireuses numériques fonctionnent avec cette norme, très qualitative pour les petits formats et franchement inutile pour du A2...on verra que j'ai fait l'expérience.

Se saisir de ces valeurs pour comparer le piqué sur mire est sévère, car des combinaisons obtiennent de très mauvaises notes, alors que dans les faits on sait que l'on peut obtenir de beaux agrandissements. Ceci est du au fait que je me suis situé dans des conditions photographiques réelles, et que je n'ai pas simplement modifier mes coefficients de calcul pour obtenir de nouvelles notes correspondant à un format A2. Quand on veut obtenir un tirage A2 à 220 dpi, soit il faut interpoler son fichier pour atteindre cette résolution, soit on laisse la machine de tirage le faire toute seule. Mais pour mesurer l'effet de l'interpolation sur le piqué, il n'y avait guère d'autre solution que de la pratiquer sur l'ordinateur, avec NX pour le NEF et Photoshop pour les JPG.

D'origine, un fichier de Nikon D3 (les valeurs sont comparables pour un D2x ou D300) de 12 millions de pixels permet le format A3 à 254 dpi (2842 x 4256, pour  29,7 x 42) et l'A3+ (30 x 45) à 240 dpi. C'est la valeur A3+ qui était retenue jusqu'à maintenant pour les tests 10-12 Mpix de Pictchallenge. Pour obtenir un A2 à 220 dpi, il est interpolé pour atteindre 3638 x 5457 pixels, soit presque 20 millions de pixels. On voit par là qu'il a fallu greffer 65 % de pixels en plus, qui ne peuvent naturellement créer de détails, mais uniquement souligner ou agrandir ceux qui existent déjà.

Quand on applique, à fin de comparaison, le même traitement à un fichier de D200, on va presque doubler son nombre de pixels. Et j'ai tenu à appliquer la même procédure à un fichier de D70, qui fait plus que tripler de taille: deux pixels nouveaux pour un pixel existant !

A fin de vérification, j'ai également poussé à 300 dpi les A2 ainsi obtenus ! Une vision simpliste (comparer 220 à 300...) peut faire croire que l'on augmente la résolution de 36 % seulement...mais en fait il faut créer un fichier de 7455 x 4961 pixels pour être à 300 dpi, soit 37 Mpix ! On voit par là que les numériques les plus puissants actuellement (les dos moyen format 39 Mpix) ne sont..."que"...A2 300 dpi ! Mais on voit aussi qu'on multiple par 3 les pixels du D3, par 3,7 ceux du D200 et par 6 ceux du D 70 !

On verra ci-dessous que ceci n'est absolument pas réaliste, et que le note de piqué, qui caractérise la façon dont les plus fins détails sont mis en valeur (sur la mire DxO, c'est le contour noir sur gris de chaque point), s'effondre passé certaines limites.
 
 
 
 



 

RAPPEL : méthode de mesure du piqué
 

Mes premières utilisations de  DXO Analyzer, date de 2004, alors que sa mise en service "en scoop" par la revue Chasseur d'Images avait défrayé la chronique.  A  l'époque  j'échangeais des idées et analyses avec René Bouillot pour trouver une mesure adaptée au numérique (voir le chapitre 2 du "Cours de traitement numérique de l'image", éditions Dunod) et j'ai été le premier site web à adopter ce nouveau système d'analyse du piqué subjectif des couples optiques - boîtiers.

Aujourd'hui DXO Analyzer est utilisé par tous les grands titres de la presse photographique française, mais les données synthétiques globales publiées apparaissent parfois un peu frustrantes pour les photographes "accros" de la technique. C'est en pensant à de nombreuses questions tant théoriques ("peut-on tout chiffrer par ce système d'analyse?") que pratiques ("une optique bien notée sur 4 millions de pixels est elle bonne sur 10 millions de pixels?")  posées par mes correspondants ou dans les forums que j'ai entrepris de nouvelles campagnes de mesures.

Par rapport aux anciennes fiches de Pictchallenge, ces nouvelles mesures s'appliquent sur 4 zones au lieu de 2 ou 3. La notation a été revue pour s'aligner sur des normes plus courantes (de 0.5...un zero pointé symbolique, en fait....à 5) et  la cartographie des point de mesure, sous forme de symboles en face d'une échelle de valeur en couleur, (de nul à excellent) est complétée d'un tableau avec une charte de couleur qui permet de visualiser immédiatemment les zones (vert intense et vert vif) de haute qualité, en fonction du diaph et de la position dans l'image !

Les zones de mesure sont donc au nombre de quatre:


Le centre de l'image fait l'objet d'une mesure unique. C'est là qu'est effectuée la mise au point de référence pour chaque prise de vue, avec le système autofocus de l'appareil (assistance électronique pour les optiques manuelles). Le moindre décalage du système dégrade fortement la note à pleine ouverture. On verra que certaines optiques notamment des zooms DX "special numérique" parviennent à une note de piqué "excellent" dès leur pleine ouverture, puis le piqué décline à partir de f/8 voire de f/5.6 !  Alors que tous les auteurs recommandent aux photographes de ne pas cadrer "dans la pastille" (c'est à dire au centre) et au contraire de s'appuyer sur les lignes "des tiers" (qui divisent  l'image en neuf zones)  pour construire leur composition (notamment en reportage), il existe peu d'indications dans la presse sur le piqué dans ces zones. La note "tiers" des tableaux et graphiques est pour moi la plus importante pour toutes les vues où le sujet principal est dans ces zones et où le fond (donc les bords et les angles) sont dans le flou. A noter qu'avec la même optique, la note "tiers" d'un capteur 24 x 36 est proche de la zone "angles" d'un capteur APS
La note de piqué "sur les bords" fait une moyenne entre une zone assez favorable (en haut et en bas du centre) et une zone plus délicate  proche des angles à droite et à gauche de l'image. Une mauvaise note de "bords" est généralement causée par la dégradation de cette zone par de mauvaises notes proches de celles des angles extrèmes. Ce défaut est gênant en paysage, et on aura intérêt à choisir une valeur de diaphragme de zone de couleur homogène entre centre, tiers et bords (si possible très bon ou excellent !) pour éviter toute déconvenue (photos architecturales avec détails, par exemple).  La mesure dans les angles est la plus sévère notamment pour les optiques à haute luminosité et pour les zooms grand angle. La concentration de certains défauts dans les angles...points les plus éloignés du centre dans le cercle de couverture de l'optique (vignetage, aberration chromatique) a des effets destructeurs cumulatifs sur l'impression de piqué. En pratique cependant une mauvaise note dans les angles a pleine ouverture a peu d'incidence car ces zones de l'image sont généralement dans le flou d'arrière plan. Par contre une note qui reste faible en fermant le diaphragme (paysage) est un motif pour mal noter l'optique dans son ensemble. 

Quelques précisions supplémentaires peuvent être données pour la compréhension de nos fiches.
 

    - les mesures sont faites à partir de fichiers JPG Fine ou de fichiers RAW convertis en JPG pour des raisons de comparabilité. Je n'utilise pas la mesure des RAW directs, personne n'a jamais vu une machine de tirage accepter ces fichiers bruts... ;

    - si les symboles (centre, tiers, etc) sont illisibles car superposés l'un sur l'autre, c'est un très bon signe pour la qualité globale (homogénéité du piqué)...sous réserve qu'ils soient superposés dans une zone...verte ;

    - les notes et zones de couleur souffrent comme toute statistique de l'effet de seuil. Par exemple, une mesure "excellent" de 4,51 n'est pas extraordinaire par rapport à un grade "très bon" de 4,49 ! Mais il faut bien fixer des zones de transition. La lecture des chiffres apporte un élément complémentaire de compréhension des notes globales. A contrario, la limite entre "mauvais" et "nul" est plus artificielle. Ces zones sont peu exploitables en pratique même pour une image de petite dimension ;

    - les notes de base sont pondérées en fonction du nombre de pixels pour un format de sortie donné, pour un 10-12 Mpix le format A3+ sans marge. Une même mesure brute donnerait une note un peu meilleure avec un boitier de 12 ou 13 millions de pixles qu'avec un boîtier de 10 Mpix. Par contre un boitier de 6 millions de pixels sera  jugé sur la base d'un A3 avec marge. Pour les formats A2 tous les fichiers étant interpolés réellement il n'y a plus de pondération selon le format d'origine.

    - les notes globales  à gauche de la carte des couleurs ( de 1 à 5) sont données par usage d'application. - reportage, portrait, paysage - en fonction de la répartition des zones de piqué. Ainsi une optique qui ne présente pas de zone homogène du centre aux bords ne pourra obtenir la note maximale en paysage. Par contre, si la netteté est très élevée au centre et sur les lignes de tiers elle pourra "crever le plafond" en catégorie reportage ;

    - les "plus" globaux (les "+" de Pictchallenge) tiennent compte de la catégorie de l'optique et du format de sortié. Par exemple, une optique ouverte à f/1.8 pourrait obtenir une note de "5+" au vu de notes de piqué exceptionnel de f/4 à f/11, si...sa pleine ouvertue était à f/4 ! Mais l'acquéreur qui paye une optique haute lumlnosité a besoin d'un piqué correct à pleine ouverture au centre et tiers...nous en tenons compte pour l'attribution ou non des 4 '+' pour cette catégorie, jai noté "+++" certains objectifs de 50 mm qui sont pourtant excellents entre f/2.8 et f/8, mais qui restent trop mous pour les 10 millions de pixels du D200 autour de f/2 !
 

8.12.2007 _JMS

Comparaison de piqué...
Micro Nikkor 60 mm AFD

Le même exemplaire du Micro Nikkor a fait l'objet de mesures sur D200 et sur D3. N'ayant hélas plus de Nikon 6 Mpix en réserve, j'ai utilisé un test d'archives (non publié) où je vérifiais le piqué du D70 en condition de reportage (400 ISO). Il serait sans doute utile (pour la science plus que pour le service apporté au lecteur) de confirmer cette mesure avec un D70 en NEF à 200 iso. Les fiches étant normalisées, on lira que "standard" équivaut à normal sur le D70 et D200.

A 3
 
 
 

Le D70 est un boîtier qui donne un très beau piqué à sa résolution native (exactement 20 x 30 cm ou A4 à 254 dpi) et qui est toujours très bon avec le coefficient A3 qui lui est ici appliqué. Au centre et dans les angles les notes sont proches du sommet du grade très bon et l'écart centre bord est très faible. D'expérience, utiliser un RAW à 200 ISO ferait passer presque tous les verts olives dans le vert vif de l'excellence.




Aucun problème pour le D200 à atteindre l'excellence en A3+ (30 x 45 cm) dès que l'on ferme un peu le diaphragme. A noter que cette mesure diffère un peu dans les angles et bords à grande ouverture, elle est un peu moins bonne que celle déjà publiée. Le moindre écart d'autofocus (quelques millimètres au centre !) se voit en mesures DxO quand on double ou triple les prises de vues en test.

Il n'y a pas de gros écart entre la note du D3 en JPG et celle du D200, les 20% de pixels supplémentaires ne jouent guère et le JPG du D3 est d'ailleurs assez doux. Par contre les meilleures notes (sauf à f/2.8) d'angles sont étonnantes, car ceux ci sont évidemment beaucoup plus loin sur le cercle de couverture qu'en format APS. On peut y voir l'excellence du nouveau capteur du D3 ou sa moindre exigence en pouvoir séparateur loins du centre.




En RAW le D3 est naturellement toujours excellent, mais "au sommet", les notes supérieures à 5 étant "rabotées". On frise même le risque de surraccentuation sur un sujet réel tant le résultat du développement par défaut de NX 1.3 est "razor sharp", idéal pour un boîtier de reportage dont l'image sera tramée par la suite. N'oublions pas qu'en "standard" la netteté interne est réglée à 3...alors que l'échelle peut monter à 9 ! Mais d'autre part le 60 Micro Nikkor retrouve les sommets de micro contraste auxquels on est habitué depuis l'argentique.

A 2 - 220 pi




Le D70 poussé en A2 reste bon, d'autant que le fichier utilisé est un 400 ISO, mais les écarts se creusent selon l'ouverture (dégradation sur les bords à f/2.8, diffraction à partir de f/11). La mesure est un peu sévère, mais on préferera toujours le RAW (très léger sur les cartes!) d'un D70 si on veut agrandir !
 
 




Le JPG du Nikon D200 reste très bon quand il est poussé en A2 même s'il est préférable de fermer au moins à f/5.6 pour être régulier sur tout le champ. On sera étonné de constater que les bords sont moins bons que ceux du D3, alors même que ceux de ce dernier sont mesurés beaucoup plus loin dans le cercle optique : en gros, la mesure "angles" du D200 devrait être proche de celle des "tiers" du D3. Mais c'est sans compter sur l'aberration chromatique, qui se voit sur les bords de l'image en D200 alors qu'elle est contenue sur le D3.
 
 




On note que les angles à f/2.8, notés faibles en A3+, descendent sous ne niveau plancher en A2 à partir du JPG. Sinon, le tirage sera très bon et vraiment homogène entre f/5.6 et F/16.
 
 




A partir d'un fichier NEF, hormis le cas des angles à pleine ouverture, on est à l'excellence dès f/4 en interpolant pour un tirage A2 à 220 dpi. On aura parfois même besoin, selon le sujet (portrait) de diminuer un peu l'accentuation qui risque de fournir un agrandissement qui "arrache trop". II est évident que le RAW doit être choisi dès la prise de vues si l'on veut profiter au maximum des qualités de l'appareil. Heureusement il est possible d'affecter les NEF à une carte et les JPG à une autre, on pourra donc visualiser les images et effacer les fichiers dont on pense qu'ils ne seront jamais agrandis !
 
 

A 2 - 300 pi




Il semble franchement déraisonnable de vouloir tirer un A2 à 300 dpi à partir d'un JPG de D70. Et pourtant, il m'est arrivé de devoir essayer de le faire, et j'étais arrivé à un résultat plausible après pas mal de temps de réglage et retouche. Mais multiplier le poids du fichier par six ne permet pas de garder un bon contour des fins détails.
 
 




Le fichier du D200 ne permet jamais d'obtenir une image homogène entre le centre et les bords, sauf à f/8 et F/11, et à aucun diaphragme pour les angles. Ceci est causé par l'aberration chromatique qui est multipliée par l'interpolation, or l'AC se manifeste surtout sur le pourtour de l'image. Comme on peut le voir ci-dessus avec un crop du bord droit du fichier, le nettoyage automatique assuré par le D3 donne des JPG beaucoup plus propres qui seront agrandis avec moins de défauts.


 

Ci-dessus, bord de l'image, extrait de fichier JPG de D200,
ci dessous fichier JPG de D3


 
 




Comme on l'a vu plus haut, alors que l'objectif est utilisé sur un cercle d'image bien plus important, le JPG du D3 poussé en A2  300 dpi (x 3 par rapport à la résolution d'origine!) reste homogène et correct de f/5.6 à f/11. Ci dessous, on découvre enfin que le choix du RAW à la prise de vue garantit un très bon résultat en matière de piqué avec cette lourde interpolation. On est même à la note excellent au centre à f/5.6 et f/8, mais si près du "très bon" (qui culmine à 4,49) que l'on jugera l'homogénéité très satisfaisante, alors même que tout le monde craignait - moi le premier, je l'avoue - que les anciennes formules optiques passent mal sur les capteurs numériques 24 x 36. L'alliance du nouveau capteur et de l'excellent logiciel de développement repousse quelques limites en ce moment ...!
 
 



 
 
 
 
 

JMS 8/12/2007

 
 

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