• Nos Mires   
• Procédé   

Méthodologie de nos tests optiques

En marge des tests traditionnels, Revoirfoto souhaite vous apporter une autre lecture de la qualité optique, en introduisant notamment un nouveau système de mires, accompagné d’un mode d’interprétation innovant. Nous avons mis au point cette méthodologie avec la volonté de faire coexister les critères qualitatifs les plus objectifs, aux spécificités des besoins photographiques de chacun.

Tradition et subjectivité
Les scientifiques et opticiens se servent  de la FTM* (Fonction de Transfert de Modulation) dans leurs études de recherche et de conception de systèmes optiques. Certains constructeurs, notamment européens, livrent  les précieuses courbes FTM de leurs objectifs aux connaisseurs. Mais au-delà du problème posé par le fait que ces mesures soient fournies par le fabricant lui-même, se pose une autre difficulté majeure : celle de l’interprétation de ces données.

La plupart des tests effectués aujourd’hui (par les rédactions ou les experts), ont été adaptés d’une partie de l’analyse FTM, en retenant essentiellement les Plmm (paires de lignes par millimètre), déclinées en toutes sortes de mires, Ussaf 1951, ISO xxxx, ainsi qu’une multitude d’autres motifs très variés. Jusqu'à présent la lecture de l'image de ces motifs se faisait par projection,  par prise de vue analysée au microscope, par observation de l'image aérienne.

Depuis l'arrivée du capteur numérique, des méthodes d'analyse directe de l'image fournie par le capteur ont été adoptées par certains professionnels .Or les capteurs numériques, qui servent d' "observateurs", sont constitués de pixels organisés dans une matrice. L’interaction de micro details fournis par l'optique et la matrice (capteur) est  trop aléatoire parce que nécessairement  liée à des phénomènes géométriques, photovoltaïques, optiques, et à leurs interprétation informatique. De ce fait il est réducteur de mesurer les qualités d'une optique d'après les informations fournies par ces capteurs en projection directe, car avec des optiques de qualité c'est le capteur le maillon le plus faible.


Pour pallier à ce manque nous proposerons, dans nos tests, l’image aérienne de l’objectif à tester, captée sur un banc optique muni d’un système microscopique haute résolution (0,5 micron) et de deux caméras, une noir & blanc et une autre couleur Raw. Par ce système, les micro-détails fournis par un objectif seront grandis de 10x à 40x sur le capteur, de façon à réduire les incidences de la structure de la matrice sur celles de l'image, les rendants presque négligeables du point de vu de la résolution. Ci-dessous les images obtenues en projection directe sur capteur N/B  et couleur Bayer avec des pixels de 4,65 µ 

Et ici notre approche avec un agrandissement 10x de la vue aérienne

 

L’interprétation avec Modulation
La plus grande difficulté dans la lecture d’une mire résulte de la modulation entre les points ou les lignes générés par le système optique.
Avec quels contrastes et quelle qualité de bord obtient-on les plus petits détails ? Est-il possible d’en faire une lecture objective et tranchée ? Peut-on chiffrer et transmettre ces données sous forme intelligible ? C’est malheureusement impossible sans un outil aussi coûteux et technique qu’un banc optique FTM. Pour pallier à ce manque, Revoirfoto fournira toute sorte d'images-références  que vous pourrez comparer à celles produites par telle ou telle autre optique.

Nos mires
Les paires de lignes utilisées généralement pour décrire et mesurer les pouvoirs résolvants d’une optique sont en noir et blanc et de ce fait, ne nous informent malheureusement pas sur la résolution liée à la couleur. De plus, avec l’arrivée des capteurs monochromatiques, filtrés sous le principe de la trichromie pour pouvoir en déduire la couleur, beaucoup de confusions sur les qualités réelles d’une optique et sur son adaptation au numérique sont apparues.
A partir de ce constat, RevoirFoto a choisi diverses formes de mires pour illustrer chacun de ces phénomènes et a retenu le damier, noir & blanc ou couleur, comme forme paradigmatique. Deux modules regroupent l'ensemble des formes que nous utiliserons dans nos test. Ils seront déclinés en différentes tailles, couleurs et contrastes. La capture et l'observation seront faites en transparence et/ou réflexion.

Le Module RF1  
Les surfaces coniques tangentielles disposées sur  180°, ont une largeur variable dans un rapport 1 :3. Cette disposition a un double intérêt : d’une part on visualise très vite si la résolution va d’un extrême à l’autre, et d’autre part on observe si il y a des différences de rendu selon l’angle.

Les damiers présents sur cette mire sont le résultat des paires de lignes croisées perpendiculairement. Le pouvoir de résolution n’est plus ici déterminé par un ensemble de lignes parallèles, mais par des points alternés (sombre au clair). Un objectif pourrait, par exemple, avoir les qualités optiques nécessaires pour distinguer des paires de lignes, mais verrait ses résultats chuter dans la distinction des damiers, surtout en cas de projection d'image sur capteur. Cette difficulté supplémentaire nous permettra de voir et de comprendre d’une manière beaucoup plus fine la dégradation de l’image en fonction des configurations couplant optiques, films ou capteurs.

Les sujets photographiques sont rarement constitués de lignes et de points, mais d’une infinité de formes distinctes et de contrastes variés. Cet élément de la mire met en relation la résolution en lignes ou en points, avec la capacité d’un système optique à reproduire des formes simples : le rond, le carré, le triangle, et plus complexe, l’étoile.

Le rendu de ces différentes formes peut aider le photographe à mieux associer la qualité optique mesurée, et son application sur des sujets réels. Cette approche par des formes simples nous aidera également à apporter des informations très précises, comme par exemple la quantité de pixels nécessaire ou minimale pour reproduire une de ces formes projettées sur le capteur.


Le module Rf2 
  Ce module est une cible qui sera utilisée pour chacun de nos tests ( films, optiques, scanners, etc.). Il est constitué ainsi :

 1 -  Lignes verticales, horizontales et diagonales.

 2 -  Un fragment de damier

 3 - Enfin des formes simples, le carré et le cercle, d’une base et d’un diamètre équivalent à la largeur des lignes.
La lecture de ce module comporte plusieurs niveaux de difficultés surtout pour les capteurs couleurs . En ordre croissant, les lignes verticales et horizontales, les lignes diagonales, le damier, la distinction de deux points et pour finir la dificulté majeure : différencier le cercle du carré.
 



 Voici l'application du module Rf2 sur une mire tricrhome + blanc, allant de 1mm à 01mm, sur fond de densité 4 env.


L’interprétation
sans modulation
Certaines images  noir et blanc obtenues lors de nos tests optiques, seront transformées au format bitmap.
Cette image bitmap (noir au blanc) permet l’interprétation binaire de la mire (sans aucun niveau de gris), ceci dans le but d’intégrer la dégradation du contraste dans la reproduction de formes, en effet  la perte de contraste dégrade les bords des formes, au point de ne plus permettre leurs distinction.


Le Damier Chromatique
Voici la dernière mire utilisée systématiquement dans nos tests, le damier multicouleurs avec des carrés de 1mm, 0.5mm, 0.25mm, 0.1mm de base. Ces dimensions correspondent aux échelles de reproduction choisie, respectivement 1/100, 1/50, 1/25, 1/10. Pour ceux qui voudrons chiffrer la résolution d'une optique ou d'un système photographique avec nos résultats, gardez à l'esprit que on ne parle plus ici de Plmm mais des Points au mm2, ou de Plpmm2, l'appellation la plus précise reste à définir.

Haut    

Procédés pour le test d'optiques 

Surface et diaphragme

Dans le champ de couverture de l’optique, trois secteurs ont été choisis : la zone centrale (zone C), la zone d’importance maximale (ZIM), la zone périphérique (zone P).
Pour un 24X36, la zone C couvre une surface d’un rayon de 3 mm, avec un prélèvement au centre. La ZIM est la surface d’un rayon de 12 mm, avec un prélèvement à 10 mm. Pour la dernière zone (zone P), d’un rayon de 22  mm, le prélèvement se fait à 20 mm.
Pour les autres formats, les équivalences seront trouvées en fonction de la diagonale du format couvert.

Pour chaque prélèvement, trois diaphragmes seront utilisées : la pleine ouverture, le meilleur diaphragme et le seuil de diffraction. 9 images donc et une référence (R) qui serait la meilleure image possible, quelque soit la zone ou le diaphragme.
D’autre part, trois mires à module Rf2 nous serviront d'outils de mesure de résolution : abbérations chromatiques et rendu de détail à faible contraste. La résolution sera mesurée avec des mires proportionelles aux rapports d'analyses 1/100, 1/50, 1/25, 1/10.

La déformation et le vignettage
La déformation pourra être mesurée et présentée sous forme de pourcentage et parfois illustrée.
Le vignettage sera mesuré par un système photométrique.

Visualisation du test
 
La page à été crée pour qu’il soit possible de voir simultanément les images résultants des trois secteurs de prélèvement,  et cela pour les trois ouvertures testées : la pleine ouverture, le meilleur diaphragme et l’ouverture minimum.
D’autres images seront utilisées pour déceler des phénomènes inhérents à la construction de l' optique  (macro, grand angle, téléobjectif, apochromatique…).
Pour tout objectif en dessous de 80 mm, le test se fera au rapport 1/100. Pour les optiques de 90mm à 200 mm, il se fera au rapport 1/50, pour les optiques au dessus de 200 mm, le rapport sera 1/25.

Dans un souci de vérité technique, l’échelle à laquelle le test a été effectué sera systématiquement indiquée. Cette échelle et la distance de test restent ainsi représentatives des conditions de prise de vue réelle.

Interpretation des tests
Dans la lecture de nos mires, le but pour Revoirfoto sera de déceler l'optique "idéale", celle qui sera de grande qualité et qui aura un comportement régulier quelque soit le diaphragme et la distance de mise au point utilisé. L'intention n'est pas de donner des étoiles mais de voir quels sont les faiblesses et les qualités des optiques pour aider le photographe dans l'utilisation de ses outils. 

Pour en savoir plus sur le Ftm
« La FTM d'un système optique est une courbe qui traduit la variation du taux d'atténuation des contrastes en fonction de la fréquence spatiale. Ce taux peut être mesuré, pour une source lumineuse donnée, à l'aide de bancs optiques appropriés ; il est fréquemment estimé, notamment en photographie, par examen visuel de l'image obtenue à partir d'une mire de segments parallèles : plus la densité de traits augmente ( en mm-1 ), plus le contraste diminue, jusqu'à la limite de résolution du système où il n'est plus discernable. Comme dans le cas des fonctions de transfert en électronique, la FTM globale d'une chaîne optique est égale au produit des FTM des composants disposés en série. » François LOUANGE


Voir aussi

MTF ou FTM

Fonction de transfert de modulation.

Le calcul des performances d'un objectif à l'aide de la FTM a été proposé pour la première fois par P M Duffieux en 1935 : Université de Besançon.

Évaluation des performances d'un objectif.
Quelques éléments de réponses par J Roquencourt.



 
Haut