14. Sensibilité aux perturbations électromagnétiques

Le modèle de Canon EOS 5D testé a montré une sensibilité notoire à un champ radio-fréquence intense sous la forme de parasites périodiques dans les images. Ce phénomène a été constaté à l'observatoire du Pic du Midi, où le puissant émetteur TDF (Télé Diffusion de France) rayonne un champ très élevée. Les caméras scientifiques CCD haute sensibilité de l'observatoire sont aussi parfois perturbées lorsque leur blindage, ou plan de masse, n'est pas satisfaisant.

L'émetteur TDF du Pic du Midi (Pyrénées).

Le document suivante est caractéristique de ce qui est observé : des zébrures dans l'image. L'ampleur du phénomène est variable dans le temps, en amplitude et en formel. Il est constaté aussi bien sur des exposition brèves que des expositions longues (le problème se produit lors de la lecture du capteur).

Image Canon EOS 5D. Objectif Canon 24-70 mm utilisé à 24 mm f::2.8. Pose de 60 secondes à 1000 ISO.
On voit en bas à droite les lumières du village de Barèges qui pollue sévèrement le ciel nocturne de l'observatoire.

Un agrandissement de cette image montre bien le parasitage :

Il faut souligner que plusieurs boîtiers 350D et 10D utilisés dans les mêmes conditions ne montrent strictement aucune trace de parasites. Le problème est bien propre au Canon 5D, manifestement mal blindé. Il est important aussi de relever que le problème d'interférence électromagnétique dans le 5D testé n'a pas était mis en évidence en plaine. Il se comporte tout à fait correctement dans ces conditions (mais il faudrait peut être faire des tests au pieds d'un des émetteurs de téléphonie mobile qui fleurissent partout pour confirmer que le 5D est robuste dans tous les environnements - sauf à coté d'un puissant émetteur de télévision !).

L'analyse de Fourier de l'image précédente montre bien que les fréquences responsables sont localisées et pures. Il est possible de les gommer dans le plan de Fourier pour filtrer l'image (voir ici par exemple). Mais cette procédure est non standard, et pas vraiment implémentée dans les logiciels de retouche d'images actuels.

La transformée de Fourier de l'image montre bien les fréquences responsables, identifiées par des traits jaune.

Après le retrait des fréquences indésirables, l'image prend un aspect normal (traitement Iris).

15. Résolution spatiale

Protocole
On relève la résolution spatiale atteinte avec un objectif photographique donné. On photographie un champ d'étoile en faisant une mise au point la plus soignée possible. La forme des étoiles est relevée au centre et dans les quatre coins de l'image. C'est le test le plus sévère qui soit, mais aussi le plus représentatif, de la qualité de l'objectif et de l'adéquation boîtier/objectif (mesure de la réponse percutionnelle).

Résultat
Dans l'exemple ci-dessous, le sud de la constellation d'Orion est observé avec le Canon 5D associé à l'objectif Canon 135 mm f/2 L. Cet objectif est réputé comme l'une des meilleures optiques Canon.

L'image ci-après montre le champ couvert :

Vue en négatif d'un compositage de 3 clichés posés chacun 120 secondes à 200 ISO à l'ouverture maximale de f/2.

L'excellent comportement du 135 mm f/2L est vérifié. On remarque en particulier sur l'exemplaire testé une très bonne uniformité de la qualité dans le champ, alors que l'on utilise un capteur plein format 24x26. C'est plutôt rare. En même temps, les étoiles apparaissent légèrement sous échantillonnée du fait de la taille des pixels du 5D, mais rappelons que l'utilise ici une optique hors du commun (mais cette qualité d'image peut ce rencontré avec certains astrographes astronomiques). Ce sous-échantillonnage existe malgré la présence du filtre anti-aliasing, sensé produire un léger "flou", mais dont l'effet sur l'image est manifestement subtile.

L'effet pervers d'un sous-échantillonnage de l'image est l'apparition possible d'artefacts ou de fausses-couleurs après développement de l'image RAW pour produire une image couleur. Ci-après, un extrait d'image d'une pose de 120 secondes avec le 135 mm à f/2 :

Agrandissement d'un facteur 2 de la zone centrale de l'image. Pose unique de 120 secondes.
Par exemple, la couleur verte de l'étoile située en bas à droite du centre n'est pas naturelle, elle est liée au problème de sous-échantillonnage dans la matrice de Bayer (par coincidence, l'image de l'étoile est focalisée sur un pixel vert de la matrice CFA) .

Voici un autre exemple de test avec le 5D, associé à une optique Canon 50 mm f:1.4 pour plusieurs ouverture. On montre l'allure des étoiles dans l'un des coins de l'image et au centre de l'image. L'échelle est celle des clichés originaux. Ces documents sont extrait directement des fichier RAW avec Iris, sans traitement particulier, si ce n'est l'application de la balance de couleur.

L'objectif de 50 mm montre un sévère astigmatisme en bord de champ du 5D à f:1.4. On peut cependant noter que le chromatisme latéral est quasi absent, ce qui est un très bon point. L'image est déjà très correcte au centre du champ à la pleine ouverture, si ce n'est la présence d'une légère aberration sphérique, tout de même assez bien maîtrisée malgré la forte luminosité de l'optique. En diaphragmant à f/2.8 l'astigmatisme est significativement réduit et le piqué au centre du champ très élevée. A partir de f/4, l'objectif devient globalement excellent avec le 5D.

L'algorithme utilisé pour développer le RAW afin de produire une image couleur influence la résolution de l'image finale. En astronomie, l'algorithme le plus simple est souvent le plus efficace et à privilégier. Il consiste à déterminer les trois plans couleurs par une méthode linéaire d'interpolation des pixels voisins. Le développement peut aussi être effectué en tenant compte de la texture locale de l'image, ce qui permet souvent de restituer une image plus piquée, mais aussi avec le danger de voir apparaître des défauts au niveau des objets quasi ponctuels que sont les étoiles. En photographie classique en revanche, on peut se permettre plus de souplesse comme le montre l'exemple suivant (nota : ne pas s'attacher à la différence de balance du blanc en fonction des algorithmes, elle n'est pas ajustée) :

Image plein format acquise avec le 5D et l'objectif de 50 mm réglé à l'ouverture f/4.5 (1/250 @ 200 ISO).

Un capteur plein format 24x36 sollicite le piqué des objectifs, mais le vignetage optique est aussi mis à l'épreuve. Ce problème de vignetage est d'autant plus sensible que l'objectif est ouvert. C'est le cas par exemple avec le téléobjectif Canon 135 mm f/2. Voici l'allure de l'image flat-field (image d'un champ uniforme) en fonction de l'ouverture relative :

Canon EOS 5D + Canon 135 mm à f/2

Canon EOS 5D + Canon 135 mm à f/2.8

Canon EOS 5D + Canon 135 mm à f/3.5

La table ci-après donne le taux de vignetage entre le centre et l'extrême bord du champ (coin) en utilisant cette optique sur le 5D et sur le 350D/20D :

Table 7

Les coins du capteur du 5D reçoivent moins de la moitié du flux arrivant au centre du champ lorsque l'objectif de 135 mm est utilisé à pleine ouverture. C'est un vignetage sévère. Le 350D est bien plus tolérant sur le plan du vignetage optique puisque sa surface est de capteur est réduite.

L'exemple ci-après montre qu'il est possible de corriger a posteriori ces problèmes de vignetage, ici en utilisant les outils classiques du traitement d'images astronomiques. L'image est traitée en la divisant par une autre image prise en photographiant un écran uniforme (correction dite flat-field). Le calcul est effectué impérativement sur des images RAW.

L'image flat-field de l'exemple précédent, visualisée avec un haut contraste.

Il est difficile de clore un tel chapitre sur la résolution sens évoquer ce qui à mon sens constitue la tare la plus importante des appareils photos modernes : le décalage de l'autofocus (AF). Je ne parle pas ici de la précision de l'AF. L'AF du Canon 5D s'avère fort correct. S'il n'est pas toujours irréprochable, il "accroche" nettement mieux que celui d'un 350D sur une scène en pénombre par exemple (c'est une différence importante pour la photo classique). Je veux parler ici du mal chronique de front et back focus (focalisation en avant ou en arrière du point souhaité). Sur cette question, le 5D ne fait pas bien mieux qu'un 350D ou un 20D. A quoi sert-il de concevoir des optiques de haut vol, achetée fort cher, si la qualité image est détruite par un bête problème de mise au point ? Honte aux fabriquants de ne pas savoir mettre en oeuvre des algorithmes qui convergent sur le point et qui bâclent les réglages (j'ai du ajuster moi même l'un de mes boîtiers 350D, qui était dans un état catastrophique de front focus) ! Au passage, l'autre scandale de la photographie est l'incapacité des fabriquants à aligner correctement les lentilles dans la plupart des objectifs produits en série, mais c'est une autre histoire... Ci-dessous un test de focus réalisé avec le 5D, équipé du 135 mm f/2 employé à pleine ouverture (le point est très exigeant avec ce type d'optique). Le résultat est ici marginalement bon, mais c'est loin d'être général pour un même boîtier et pour divers objectifs !

Heureusement en astronomie, le point est fait le plus souvent à la main... et à l'infini bien sur !

16. Bougé d'obturation

Protocole
On pointe la Lune en équipant les boitiers d'un téléobjectif Canon de EF 400 mm f/5.6 et d'un doubleur 2x Canon. La focale résultante est donc de 800 mm. L'objectif est diaphragmé à f/11 et la focalisation est réalisée avec soin. Le miroir reflex est relevé pour tous les tests et la pose est déclanchée avec une commande à fil. L'ensemble est fixé sur une très robuste monture équatoriale Takahashi NJP. On compare la netteté de l'image en fonction de la vitesse d'obturation et du type de boitier.

Résultat

Commentaire
Les vibrations causées par l'obturateur à rideau vertical du 5D deviennent sensibles à partir d'une vitesse d'obturation de 1/320 s, et considérables à 1/100 s (même avec le miroir reflex relevé). En comparaison, le niveau de bougé enregistré avec le 350D est extrêmement bas. L'obturateur du 5D, qui doit occulter une grande surface de capteur et qui est prévu pour de grandes vitesses d'obturation (1/8000 s) produit un choc (accompagnés de résonances ?) ruinant totalement tout usage en imagerie planétaire pour des vitesses plus lente que 1/320 s. Ce phénomène vibratoire se voit très bien aussi en photographie standard en montant le boitier sur un bon trépied photo et en l'équipant d'un téléobjectif de focale supérieure à 300 mm. C'est un très sérieux problème relevé sur le 5D.

17. Imagerie infrarouge

Protocole
On photographie une scène relativement ensoleiller avec un zoom Canon 17-40 f/4 L. Un filtre gélatine Wratten 87 est positionné dans le logement prévu à l'arrière de l'objectif.

Résultat

Commentaire
Le filtre de rejection infrarouge du 5D (mais aussi de toute la gamme) fait bien son travail, rendant difficile la photographie infrarouge. Il subsiste tout de même une très légère transmission pour cette partie du spectre, que l'on peu exploiter (la longueur d'onde exacte de coupure totale infrarouge n'est pas établie, probablement vers 750 nm). Il faut poser fort longtemps pour disposer d'un signal exploitable, dans l'exemple ci-dessus, 30 secondes. Fort heureusement, le très faible signal thermique qui caractérise le capteur permet d'exploiter l'image.

17. Conclusion générale

Pour l'essentiel des applications courantes de l'observations astronomique, le Canon 5D n'apporte rien de décisif par rapport à un reflex nettement moins coûteux comme le 350D. Il est même pris en défaut sur certains points par rapports à des modèles moins chers, par exemple pour ce qui concerne l'échauffement supérieur des composants électroniques adjacents ou le niveau de l'électroluminescence des circuits en périphérie de la zone sensible du capteur. Il faut encore souligner que l'obturateur du 5D provoque un niveau de vibration important à basse vitesse. Ceci est bien visible avec des temps de pose intermédiaires, de l'ordre du centième de seconde, même avec le miroir relevé. Le 5D est sera difficilement inutilisable pour l'imagerie haute-résolution lorsque le temps d'obturation est inférieur à 1/320 s, ce qui est extrêmement handicapant. Sur ce point aussi, un boîtier bien moins cher comme le 350D donne un résultat plus satisfaisant.

L'augmentation de la taille des pixels du 5D ne produit pas le gain escompté en terme de détectivité dans les conditions particulières du présent test (forte pollution du ciel), aussi bien sur les objets ponctuels que étendus. La sensibilité au niveau de la raie Halpha est toujours aussi médiocre, du type de celle classiquement relevée sur les 20D et 350D par exemple, voir même légèrement en retrait. S'il faut modifier un boîtier pour retirer le filtre anti-infrarouge, il est bien entendu plus avantageux de réaliser l'opération sur un 350D, ou son successeur, le 400D. Le Canon 5D reprend l'avantage pour des applications où le très grand champ est nécessaire. Ce boîtier est potentiellement efficace pour la recherche de phénomènes fugitifs, comme la détection de novae ou de comètes. Cette niche, encore peu explorée avec les reflex numériques, est une voie royale pour le Canon 5D. Pour plus de détails et des tests, cliquer ici. Disposer d'un capteur d'un telle taille au prix où est vendu le 5D constitue une réelle avancé et une belle aubaine. Bien sur, le télescope ou l'objectif doit être de qualité pour délivrer une image correcte sur toute la surface du capteur. Le grand écran LCD TFT du 5D est un plus net par rapport au 20D/350D pour focaliser l'appareil au foyer d'un télescope.

Pour la photographie traditionnelle, le 5D procure un confort indiscutable. Le viseur est en net progrès par rapport au 350D/20D. L'appareil est simple d'usage, ergonomique, tout en étant complet. La taille de l'image permet de composer plus aisément et de recadrer efficacement en post-traitement. Le rendu général des clichés est très propre, sans avoir recours des retouches : belles couleurs, belle exposition. Le cœur de l'appareil, c'est à dire sont capteur, est exceptionnel, notamment grace à sa résistance au signal thermique en pose longue et en basse lumière. La rapport signal sur bruit du 5D est significativement amélioré par rapport aux boîtiers équipés de capteurs à pixels plus petits. Ceci est bien quantifié par le modèle de bruit des divers appareils, mais saute aussi aux yeux sur les images courantes, alors même que la prestation des 20D et 350D est déjà fort bonne. Les images du 5D sont fouillée grâce à la taille des pixels qui exploite mieux la vraie résolution délivrée par les optiques et grâce à la taille de l'image. C'est un régal de pouvoir refaire du paysage avec une focale de 50 mm. En revanche, cela se complique un peu en portrait à cause de la profondeur de champ plus restreinte, mais c'est aussi une source de créativité. Clairement, on tire un réel plaisir à faire des photos avec le 5D, au point que le retour vers un capteur au format APS est bien difficile. Un bon signe !

Les dernières comparaisons de cette page, ci-après, illustrent bien les spécificités du 5D "full frame" par rapport aux modèles APS de la gamme. Ce sont des images de la Lune acquises avec le téléobjectif Canon de 400 mm f5.6 série L associé au doubleur x2 Canon (focale résultante de 800 mm). Le temps de pose est de 1/400 s à 400 ISO. Le diaphragme est ouvert au maximum (soit ici une configuration à f/11). On compare des images faites avec un 5D (à gauche), avec des images faites avec un 350D (à droite). La mise au point est réalisée à la main et soigneusement. Le traitement d'image appliqué est rigoureusement identique entre les deux modèles.

Tout d'abord voici un seul cliché posé 1/400 s et traité comme une image noir et blanc (somme des canaux RVB). L'échelle des images est réduite d'un facteur deux par binning, puis un filtrage du type passe-haut est appliqué sous Iris. Le contenu de l'image du 350D apparaît immédiatement plus fouillé, plus riche. Avec une bonne optique, le 350D (ou 20D) est le vainqueur en ce qui concerne la résolution des images.

On analyse à présent la somme de 6 images successives de la surfaces lunaire (toujours avec le 400 mm et le doubleur). La saturation des couleurs est très énergiquement accentuée pour permettre de voir les teintes naturelles de notre satellite. Un léger filtre passe-haut est aussi appliqué. Ces traitements, qui ont tendance à renforcer le bruit, sont bien sur les mêmes pour les deux boîtiers. L'image du 5D délivre un rendu de couleurs nettement plus naturel et d'une belle fidélité. Le bruit est aussi significativement inférieur dans l'image provenant du 5D. Le 5D est le vainqueur en ce qui concerne le modelé général de l'image, une caractéristique qui ressort particulièrement bien en photographie de tous les jours.

 [Retour à la page d'accueil]      [Précédent 2/2]