Combien de bits de données sont généralement réellement capturés par un capteur d'appareil photo numérique?

Dans un commentaire sur cette question, quelqu'un a suggéré que les capteurs de la caméra ne produisent généralement que 12 à 14 bits de données. J'ai été surpris car cela signifierait que 24 bits de couleur ne sont utiles que pour la manipulation de photos (où les bits ajoutés réduisent le bruit que l'on capte en interpolant les valeurs moyennes à plusieurs reprises en faisant plusieurs manipulations).

Est-ce que quelqu'un en sait suffisamment sur le capteur de la caméra pour pouvoir répondre avec autorité à la revendication 12-14 bits? Si oui, quels sont les encodages typiques?

Les photosites d'un capteur numérique sont en fait des appareils analogiques . Ils n'ont pas du tout de profondeur. Cependant, afin de former une image numérique, un convertisseur analogique-numérique (convertisseur A / N) échantillonne le signal analogique à une profondeur de bits donnée. Cela est normalement annoncé dans les spécifications d'un appareil photo - par exemple, le Nikon D300 dispose d'un convertisseur A / N 14 bits .

Mais gardez à l'esprit que c'est par canal , alors que la couleur 24 bits signifie généralement 8 bits par canal. Certains formats de fichiers - et espaces de travail - utilisent à la place 16 bits par canal (pour un total de 48 bits), et certains en utilisent encore plus.

C'est en partie pour que la précision supplémentaire puisse réduire les erreurs d'arrondi accumulées (comme vous le notez dans votre question), mais c'est aussi parce que la vision humaine n'est pas linéaire, et donc les espaces colorimétriques que nous utilisons ont tendance à ne pas l'être non plus. Passer d'une courbe linéaire à une courbe "gamma compressée" est une opération avec perte (voir l'une des nombreuses questions sur les fichiers bruts ), donc avoir plus de bits signifie simplement moins de perte, ce qui est mieux si vous changez d'avis sur l'exposition / les courbes et ne 'ai plus accès au fichier RAW.

La plupart des puces de capteur n'enregistrent qu'une composante couleur par pixel, donc un pixel peut contenir par exemple 14 bits de données pour l'intensité verte.

Les pixels sont disposés dans une grille où 50% des pixels enregistrent des données vertes, 25% rouges et 25% bleues:

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Lorsque ces données sont converties en RVB, deux composantes de couleur par pixel sont interpolées à partir des informations des pixels environnants. Un pixel contenant des informations vertes, par exemple, a deux pixels voisins contenant des données rouges et deux contenant des données bleues, qui sont utilisés pour créer la valeur RVB.

Ainsi, 14 bits par pixel de données RAW produisent 42 bits par pixel de données RVB. Bien sûr, les données interpolées sont moins précises, mais vous les traitez généralement jusqu'à 24 bits RVB de toute façon.

Veillez à ne pas confondre la profondeur de bits par pixel et la profondeur de bits par composant.

La sortie des capteurs numériques est presque toujours comprise entre 10 et 14 bits par composant sur une échelle linéaire. Cela donnerait entre 30 bits couleur (1 milliard) et 42 bits (4000 milliards) par pixel.

Le site DXOMark le mesure à l'aide d'une échelle normalisée (expliquée dans leur livre blanc) et publie une profondeur de bits par pixel qui tient compte du bruit qui tend à détruire les bits de poids faible. Sur la base de leurs découvertes plein format , les reflex numériques peuvent atteindre 24,7 bits par pixel tandis que les caméras de format moyen atteignent 26 bits. Pour les caméras à capteur recadré, 23,8 bits est le maximum actuel.

Les appareils photo reflex numériques actuels sont dotés d'une sortie 14 bits. Certaines caméras de format moyen revendiquent une sortie 16 bits, mais plusieurs personnes ( comme le site dpBestflow de l'ASMP) ont fait valoir que l'augmentation de la profondeur de bits entre 14 bits et 16 bits produit en fait une meilleure image.