Appareil photo avec une bonne réponse lumineuse linéaire pour une précision photométrique?

Je veux photographier des pièces et des espaces à l'intérieur et des zones couvertes à l'extérieur et obtenir de bonnes mesures d'éclairage. Les sources lumineuses seront le soleil, le ciel et artificielles. Une autre utilisation est de photographier des matériaux côte à côte avec une variété de réflectivités, pour obtenir des mesures précises de ces réflectivités.

Je peux gérer la physique - watts par mètre carré stéradian et tout ça. J'ai juste besoin d'un appareil photo où je peux être sûr que les valeurs des pixels sont proportionnelles à l'éclairage physique - pas de correction gamma intégrée ou de courbes ou d'autres améliorations, etc.

Je pourrais utiliser RAW mais je préférerais utiliser des formats ordinaires pour des tailles plus petites. Bien sûr, les formats 8 bits / canal ne me donneront que 256 valeurs distinctes; Je peux vivre avec ça, car je peux largement croiser les expositions. Il n'y a pas de motion pour s'inquiéter.

Quelles caméras standard sont les plus adaptées à cette utilisation? Ou bien, comment tester la linéarité et la précision d'une caméra donnée?

Il semble que vous ayez besoin d'un appareil d'imagerie scientifique. On m'a dit quand j'ai travaillé avec ces choses que les appareils d'imagerie CCD de qualité scientifique sont les appareils les plus linéaires connus de l'homme, contrairement aux imageurs discutés par @Guffa. Je parle de caméras fabriquées par photométrie, pco (le sensicam) ou d'appareils conçus pour l'astrophotographie ou la microscopie.

Ces imageurs se distinguent des dispositifs d'imagerie de qualité commerciale en ce que:

• Pas d'objectif. Vous devez fournir cela; c'est un pur détecteur. La monture est généralement une monture C ou F.
• Il n'y a pas de pixels chauds ou pixels froids (au moins dans la gamme de 20 000 $ / puce). S'il y en a, retournez chez le fabricant pour un remplacement.
• Il y a quelques années, 1280x1024x8fps était considéré comme très bon. Peut-être qu'ils sont devenus plus gros depuis, je ne sais pas.
• Vous pouvez créer un bin (combiner des pixels pour augmenter la sensibilité de l'appareil et diminuer la résolution spatiale).
• La logique de lecture des pixels de l'appareil est très bonne. Sur les appareils plus anciens (plus de dix ans), il y avait une légère erreur lors du déplacement des valeurs de pixels d'un pixel à l'autre pour lire la valeur sur le convertisseur analogique / numérique au bord de la puce. Cette erreur est essentiellement nulle dans les appareils modernes. Comparez cela avec les imageurs CMOS, où la lecture a lieu sur chaque pixel (et donc la conversion A / N peut ne pas être la même d'un pixel à l'autre).
• La puce est refroidie, généralement entre -20 et -40 C, afin de minimiser le bruit.
• Une partie des spécifications du fabricant est l'efficacité quantique, ou le pourcentage de chances qu'un photon soit converti en électron et enregistré. Un CCD éclairci pourrait avoir un QE d'environ 70 à 90% pour un photon vert (450 nm), tandis que d'autres pourraient être plus dans la plage de 25 à 45%.
• Ces imageurs sont en noir et blanc pur, enregistrant un spectre indiqué par le fabricant et pouvant aller dans les gammes IR et UV. La plupart des verres coupent les UV (vous devez obtenir du verre ou du quartz spécial pour le laisser passer), mais les IR auront probablement besoin d'un filtrage supplémentaire.

La somme de ces distinctions signifie que la valeur de chaque pixel est très corrélée avec le nombre de photons qui ont frappé l'emplacement physique du pixel. Avec un appareil photo commercial, vous n'avez aucune garantie que les pixels se comporteront de la même manière (et en fait, c'est un bon pari qu'ils ne le font pas), ou qu'ils se comportent de la même manière d'une image à l'autre.

Avec cette classe d'appareils, vous connaîtrez la quantité exacte de flux pour un pixel donné, dans les limites du bruit. La moyenne de l'image devient alors le meilleur moyen de gérer le bruit.

Ce niveau d'information peut être trop pour ce que vous voulez. Si vous devez passer au niveau commercial, voici la voie à suivre:

• Obtenez une puce d'imagerie Sigma (Foveon). Ceux-ci ont été initialement conçus pour le marché de l'imagerie scientifique. L'avantage de cette puce est que chaque pixel est rouge, vert et bleu qui se chevauchent, plutôt que d'utiliser un capteur Bayer, où le motif de pixel ne se chevauche pas.
• N'utilisez cet appareil photo qu'à l'iso 100. N'allez pas chez les autres iso.
• Placez la caméra devant une source lumineuse de sortie connue à une distance connue. Plus cet éclairage est plat (c'est-à-dire qu'il va d'un bord à l'autre de la caméra), mieux c'est.
• Enregistrez des images à un temps d'exposition donné, puis modifiez le temps d'exposition pour changer le flux apparent au niveau du capteur ou changez votre source de lumière.
• À partir de cet ensemble d'images, créez une courbe qui montre la valeur moyenne des pixels en rouge, vert et bleu pour un flux connu. De cette façon, vous pouvez traduire l'intensité des pixels en flux.
• Si vous aviez un profil d'éclairage complètement plat, vous pouvez également décrire le comportement de la chute du bord de votre objectif.

De là, vous pouvez prendre une photo d'une pièce (ou autre chose) dans des conditions contrôlées où vous savez quelle est la réponse et valider vos courbes.

Je pense que la plupart des appareils photo fonctionneraient pour cela, à condition qu'ils produisent des fichiers RAW (ou DNG) et qu'ils aient des réglages d'exposition manuels.

Si vous n'utilisez pas le format RAW, l'image sera traitée. Cela signifie généralement qu'une certaine courbe est appliquée et cela signifie toujours que vous perdez des informations. Le format RAW a généralement une résolution de données plus élevée (par exemple 12 bits par pixel au lieu de 8), et la compression JPEG jette beaucoup d'informations.

Je ne pense pas que vous puissiez obtenir un résultat complètement linéaire avec n'importe quel appareil photo, la puce n'est tout simplement pas conçue avec une réponse complètement linéaire comme l'aspect le plus important. Ainsi, vous auriez toujours besoin d'une courbe de réglage pour traduire les valeurs des pixels en valeurs de luminance. Vous pouvez photographier une échelle de gris pour déterminer la réponse pour chaque ton.

Vous devez utiliser les paramètres manuels de l'appareil photo pour obtenir un résultat cohérent. Vous pouvez avoir différents réglages pour différentes quantités de lumière, mais comme la réponse n'est pas complètement linéaire, je pense que vous avez besoin d'une courbe de réglage distincte pour chaque réglage.

Si vous devez prendre des photos JPEG, assurez-vous que l'appareil photo dispose de bons paramètres d'image personnalisables. Désactivez le contraste et désactivez tout type de correction des hautes lumières ou des ombres.

Par exemple, sur mon appareil photo, si je filme en mode Naturel avec Contraste-4, Netteté-4, il est proche de la linéarité . avoir des courbes de tonalité. D'après ce que je comprends, la plupart des autres fabricants (dans ma classe) n'autorisent pas les reflets linéaires non compensés dans la mesure du Pentax. Regardez le lien sous Dynamic Range comparedetContrast