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Champ Uniforme


Exemple de correction par Champ Uniforme. Depuis la gauche : avant la correction, après la correction, et l'image champ uniforme utilisée. Notez la correction à la fois des non-uniformités de luminosité et de couleur.

La correction Champ Uniforme est utilisée pour compenser les non-uniformités caractéristiques de l'ensemble appareil photo plus objectif. Un exemple bien connu de ce genre de non uniformité est le vignettage, un assombrissement périphérique de l'image, plus prononcé dans les coins. Un autre exemple, plus familier aux utilisateurs d'appareil photo numérique moyen format, est la dominante de couleur due à l'objectif, à la fois la couleur et la luminance présentent des non uniformités dans l'image. Ces deux exemples de non uniformité de l'image peuvent ensuite être compliqués par un mauvais alignement possible de l'objectif ou par l'usage d'objectif à décentrement. D'autres exemples de non-uniformités dans la prise de vues peuvent être dus à des infiltrations de lumière dans l'appareil photo, à des écarts de température dans le capteur ou à des défauts/irrégularités dans l'électronique de lecture du capteur. Un autre nom utilisé pour cette fonction par d'autres logiciels de traitement raw est "Correction LCC", pour Lens Color Cast (Dominante de couleur de l'objectif), mais la correction Champ Uniforme est la meilleure dénomination car, comme décrit, il peut corriger bien des sortes de non-uniformités, pas seulement la dominante de l'objectif.

La correction manuelle de ces effets en post-traitement est assez difficile ; surtout lorsqu'elle doit être reproduite pour une série d'images réalisées sous des conditions changeantes ; et donne rarement de bons résultats.

L'outil de correction du "Champ Uniforme" dans RawTherapee permet le mode automatique et le mode manuel assisté. La correction du Champ uniforme n'est réalisée que sur les données raw linéaires au début du processus de traitement de l'image et n'introduit pas de modifications dues au gamma. Ainsi, dans RawTherapee, la correction Champ uniforme ne peut s'appliquer qu'aux fichiers raw seulement.

Pour raison de prise en considération des performances, les images en vignettes ne prennent pas en compte les corrections du Champ Uniforme. Aujourd'hui, seul l'aperçu principal dans l'onglet Editeur et l'image de sortie peuvent être corrigées par Champ Uniforme.

La précision de la correction du Champ Uniforme dépend largement de l'utilisation de l'image Champ Uniforme appropriée, qui doit satisfaire les exigences du type de correction désiré, soit la non-uniformité objectif/appareil photo, ou la même chose avec en plus le retrait des points de poussière. La création des images Champ Uniforme pour les deux usages est décrite dans la prochaine section.

Démonstration des effets de suppression de Champ Uniforme sur la photo Champ Uniforme elle-même.

Pour illustrer la correction Champ Uniforme, une image champ uniforme a été appliquée à elle-même. On constate une asymétrie importante dans l'image "avant", celle du haut, autant pour la luminosité que pour la dominante verte. La correction par Champ uniforme enlève à la fois les non uniformités de luminosité et de couleur et donne une image parfaitement uniforme. L'histogramme de l'image du bas, "après", indique que l'image corrigée n'a plus aucune variation de tonalité, exactement ce que l'on est en droit d'attendre d'un champ uniforme. Le même niveau de correction est appliqué à l'image "réelle" lorsqu'elle est corrigée par le Champ uniforme.

Tous les paramètres du panneau "Champ Uniforme" sont sauvegardés dans le profil de traitement. Ces paramètres peuvent être copiés et collés pour d'autres images exactement comme tout autre paramètre y compris l'option "Sélection automatique". La coller à différentes images provoquera une sélection, automatique et indépendante, du champ uniforme approprié pour chacune d'entre elles.

Création et utilisation des images Champ Uniforme pour la correction des aberrations des appareils photo et objectifs

Il est suffisant de ne faire qu'une seule prise d'image champ uniforme en utilisant les mêmes réglages du boitier et de l'objectif que ceux retenus pour l'image à corriger. Il est inutile de réaliser plusieurs prises avec les mêmes réglages, contrairement au cas de la trame noire où dans le but d'obtenir une meilleure qualité vous devez prendre plusieurs prises avec les mêmes réglages et les fusionner dans le but d'accroître le rapport signal/bruit. Cela est inutile avec les images champ uniforme qui sont floutées et prises avec un faible ISO : 100 si possible. La balance des blancs ne sert à rien. Le niveau de mise au point de l'objectif pendant la prise du champ uniforme pour la correction de l'aberration appareil/objectif n'a pas à correspondre à celle de l'image à corriger (cela n'est pas vrai si vous prenez des images champ uniforme en vue de supprimer les taches de poussière, comme expliqué dans cette section). Maintenir l'objectif non focalisé pendant la prise de l'image champ uniforme, elle doit être une photo dé-focalisée d'une lumière uniforme, uniformément colorée et d'une seule tonalité.

La meilleure méthode pour réaliser une telle image champ uniforme est d'utiliser un morceau uniforme de Polyméthacrylate de méthyle, laiteux et semi-opaque (PMMA, vendu sous les noms commerciaux de Acrylite, Lucite, Perspex, Altuglas et Plexiglas). Il doit être uni, sans couleur, sans symboles ni inscriptions gravées ou embossées. Des feuilles sont disponibles dans les quincailleries et magasins d'art, ou bien vous pouvez avoir la chance de trouver un récipient vide fabriqué avec ce matériau, les bidons de Nordsjö Vävlim conviennent bien. Découper un morceau de la taille du corps de l'objectif, en cas d'objectif très grand angle, tel qu'un fisheye, alors la taille doit être de plusieurs fois celle du corps de l'objectif, au moins 20x20cm. L'épaisseur du PMMA doit être d'au moins 1 mm, de préférence 3 mm ou plus, pour suffisamment flouter et répartir la lumière le traversant. Si il est brillant, utiliser du sable pour rendre la surface mate. Cela est maintenant votre filtre champ uniforme.

Tenir le filtre champ uniforme devant l'objectif (en contact avec l'objectif), régler sur exposition automatique, et le photographier en présence d'un éclairage uniforme (par ex : orienter l'appareil vers un ciel clair). L'idée est de faire pénétrer un éclairage uniforme dans l'objectif. En conséquence, toute non-uniformité du couple appareil photo/objectif sera détectée dans l'image raw comme écart par rapport à une réponse uniforme (champ uniforme) spatialement idéale. Faire une prise de vue pour chaque ouverture principale (f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, etc.). Penser à régler l’exposition automatique à chaque fois pour avoir un histogramme centré, sans dépassement de domaine.

Si vous utilisez un objectif zoom plutôt qu'une focale fixe, il peut être nécessaire de multiplier les prises à plusieurs intervalles de zoom. Par exemple, pour un objectif 18-55mm, vous pouvez réaliser une série de prises à 18mm, 36mm et 55mm. Faites vos propres tests avec votre matériel, peut-être que la prise à 36mm sera la même qu'à 55mm et vous pourrez alors éviter la série de prises à 55mm.

Si vous utilisez un objectif électronique, alors le nom de fichier est sans intérêt car RawTherapee peut trouver automatiquement l'image champ uniforme correcte, cependant en cas d'utilisation d'un vieil objectif manuel qui n'enregistre pas l'ouverture ni la distance focale, alors nommez vos fichiers comme suit :

 ff_<objectif>_<aaaammjj>_<distance_focale>_<ouverture>.<raw>

exemple :

 ff_20141009_pentax18-55mm_36mm_f11.dng

Cela permettra de les retrouver facilement à la main.

Appliquez les images champ uniforme à vos photos, en faisant correspondre l'ouverture de l'image champ uniforme avec celle de la photo, et régler le curseur "Rayon de floutage" à 32 ou plus.

Si vous n'avez pas pu trouver de feuille en PMMA et que vous en avez besoin en urgence, vous pouvez prendre une photo très floue d'un mur blanc uni ou d'une grande feuille de papier blanc mat. La difficulté ici sera d'obtenir un éclairage uniforme, rappelez vous que la loi en carré inverse travaille contre vous. La source de lumière doit être éloignée et diffuse, vous n'obtiendrez pas une bonne image de champ uniforme en utilisant l'éclairage d'une pièce ou une lumière stroboscopique. Ne pas remplacer la feuille en PMMA par une feuille de papier, celui-ci est trop irrégulier, toutes les variations d'épaisseur ou de densité créeront des zones plus claires/sombres qui seront soustraites de la photo traitée. Si vous tenez à utiliser une feuille de papier, alors prenez une grande feuille blanche, placez la à un endroit uniformément éclairé, tel qu'un mur opposé à une grande fenêtre ou dehors sur le sol et au soleil. Zoomer dessus, flouter, et prendre les photos de la façon décrite ci-dessus.

Création et utilisation des images Champ Uniforme pour effacer les tâches de poussière

Suivre soigneusement les instructions données ci-dessus, en appliquant les changements et suppléments décrits ici.

Si vous désirez utiliser des images Champ Uniforme pour effacer les tâches de poussière, il est conseillé de réaliser l'image champ uniforme pas trop longtemps avant ou après la photo à laquelle elle est destinée, car avec le temps de nouvelles tâches de poussière peuvent apparaître sur le capteur et les anciennes peuvent bouger ou disparaître, et si cela se produit, l'effacement parfait des tâches de poussière devient impossible.

La principale différence entre l'utilisation d'un champ uniforme pour la correction des aberrations appareil photo/objectif et pour l'effacement des tâches de poussière est que dans ce cas, l'image ne doit pas être floutée et cela entraîne quelques modifications. L'utilisation du filtre champ uniforme décrit ci-dessus rendra ces prises de vues bien plus faciles, plus rapides et plus précises. En plus de prendre une image champ uniforme pour chaque ouverture, vous devez aussi prendre en compte la distance de mise au point. Essayer d'appliquer une image champ uniforme, pour effacement des tâches de poussière, prise à la distance de mise au point de 0,5m à une photo ayant une distance de mise au point à l'infini, aura toutes les chances d'échouer car la mise au point zoome légèrement l'image, même avec les objectifs à focale fixe. Heureusement, ce zoom est très faible, ainsi, si pour chaque ouverture, vous prenez une photo à une faible distance de mise au point (par ex : 0,5m), une autre à environ 2m et une à l'infini, cela suffira surement.

Les mêmes exigences, telles que décrites ci-dessus, s'appliquent pour les objectifs zoom, ainsi que la procédure de nommage des fichiers. De plus, il est conseillé d'inclure la distance de mise au point dans le nom de fichier :

 ff_<objectif>_<aaaammjj>_<distance focale>_<ouverture>_<distance mise au point>.<raw>

par exemple :

 ff_20141009_pentax18-55mm_36mm_f11_2m.dng

Vous comprenez maintenant pourquoi avoir un petit filtre champ uniforme en PMMA est si utile, au lieu de faire toute une série de prises champ uniforme à la maison, vous pouvez simplement faire la prise nécessaire, juste après la photo elle-même sans changer aucun réglage de l'appareil, que vous soyez debout sur le haut de la montagne au lever du soleil ou bien allongé dans les bois à photographier les champignons.

Lors de la prise de certains types de photos, par exemple les macro-photos, j'ai tendance à rester sur f/11, car pour mon objectif c'est le compromis optimal entre profondeur de champ et piqué. Si je diminue l'ouverture, la diffraction aura un effet négatif sur le piqué perçu. Toujours être à f/11 pour les macros signifie aussi que je n'ai besoin que d'une ouverture par série de prises champ uniforme. Les séries seront composées de trois prises : une à f/11 avec la distance de mise au point au minimum, une à mi-distance et une à l'infini. Avoir un filtre champ uniforme sous la main rend cela très facile.

Quand réaliser les prises Champ Uniforme

Comme décrit ci-dessus, se créer une bibliothèque contenant toutes les séries de prises de vues nécessaires pour vos objectifs. Il faut la mettre à jour à chaque achat de nouvel objectif ou boitier d’appareil photo. De plus, si vous utilisez les prises Champ Uniforme pour l'effacement des taches de poussière, il faut en faire de nouvelles après un nettoyage du capteur et lorsque change la disposition des poussières, c'est à dire de nouvelles taches apparaissent et des anciennes disparaissent.

Spécificité des algorithmes et résumé concis

L'outil Champ Uniforme peut s'utiliser pour éliminer automatiquement et complètement les taches de poussière de centaines de photos d'un seul clic.

L'image raw Champ uniforme sélectionnée par l'utilisateur ou automatiquement ne nécessite pas d'avoir la même balance des blancs que l'image à laquelle elle est appliquée. Le Champ uniforme est rendu flou selon n'importe lequel des Types de floutage et Rayon de floutage sélectionnables par l'utilisateur. Le Champ uniforme rendu flou sert de gabarit pour le vignettage, les dominantes de l'objectif, etc. et est utilisé pour rectifier les fichiers images de sortie correspondants. "Zone" utilise un flou encadré du fichier champ uniforme et est la méthode classique de correction. Utilisez un grand Rayon de floutage pour adoucir l'image du Champ uniforme dans le but d'atténuer les imperfections telles que le bruit, les taches de poussières, etc. Utilisez un petit Rayon de floutage pour laisser ces effets dans l'image du Champ uniforme et donc leur action dans l'image corrigée. Ceci peut être mis à profit, par exemple si le Champ uniforme présente les mêmes taches de poussière que l'image, l'utilisation d'un Rayon de floutage de 0 à 1 pixel supprimera l'assombrissement causé par la poussière éliminant ainsi les taches de poussières de l'image. Utilisez les options de floutage "Vertical", "Horizonta"l ou "Vert. + Horiz." si l'appareil photo génère du bruit en forme de lignes répétées, tel qu'une répétition de lignes verticales.

Organisation des Champs uniformes

Vignettes d'échantillons de champs uniformes affichés dans le Navigateur de fichiers de RawTherapee..

La non uniformité des champs capturés dépend des paramètres suivants :

  • Appareil photo (ensemble appareil et capteur si utilisation d'un dos numérique )
  • Objectif
  • Distance focale
  • Ouverture
  • Objectif à décentrement

Il est recommandé de constituer une bibliothèque de Champs Uniformes pour les associations appareil photo / objectif, pris à différentes ouvertures (susceptibles d'être utilisées pour de réelles prises de vues). Il est conseillé de donner un nom descriptif à ces fichiers de Champ uniforme pour qu'ils puissent être facilement identifiés par l'utilisateur, de préférence incluant les paramètres cités ci-dessus. Pendant le traitement de la correction du Champ uniforme ces paramètres sont lus dans les données Exif et le contenu du nom de fichier est de ce point de vue sans importance. Les fichiers de Champ uniforme sont enregistrés avec profit dans un répertoire dédié. RawTherapee permet de le déclarer dans "Préférences > Traitement de l'image > Champ uniforme > Dossier des images de Champ Uniforme". Déclarer le dossier Champ uniforme dans la fenêtre des préférences initialise l'analyse de son contenu. Le nombre de fichiers Champ uniforme et de modèles sont rapportés dans l'interface utilisateur une fois le comptage terminé (cela peut prendre un peu de temps selon le nombre d'images champ uniforme).

Options du menu contextuel Champ Uniforme du Navigateur de fichiers

Actions Champ Uniforme dans l'onglet Navigateur de fichiers.

Vous pouvez appliquer et gérer les images Champ Uniforme depuis l'onglet Navigateur de fichiers, en cliquant droit sur une vignette et en sélectionnant l'option "Champ Uniforme". Trois sous-options vous seront présentées :

  • "Sélectionner un Champ Uniforme ..." fait apparaître la boite de dialogue de sélection de fichiers pour sélectionner le champ uniforme devant être appliqué aux images sélectionnées.
  • "Champ Uniforme auto" permet de lancer l'option "Sélection automatique" sur les images sélectionnées.
  • "Déplacer vers le dossier de Champ Uniforme" déplace l'image sélectionnée dans le dossier spécifié dans Préférences.



Sélection automatique

Sélection automatique de l'image champ uniforme de droite."

Les possibilités de la Sélection automatique du Champ uniforme peuvent être exploitées simplement en cochant la case "Sélection automatique". RawTherapee recherchera alors parmi les fichiers du "Dossier des images de Champ Uniforme" spécifié dans Préférences celui qui convient exactement, ou s'il n'est pas présent celui qui s'en rapproche le plus, à l'image devant être corrigée sur la base du fabricant de l'appareil photo, de son modèle, de l'objectif, de la distance focale, de l'ouverture et de la date du fichier Champ Uniforme. Si un fichier Champ Uniforme convenable est trouvé, son nom sera affiché à coté avec la valeur de l'ouverture. Si aucun fichier convenable n'est trouvé, la correction du Champ Uniforme ne sera pas appliquée et un message sera adressé à l'utilisateur. Si plus d'un fichier est trouvé, les données seront moyennées et utilisées pour la correction.

Sélection automatique ne prend pas en compte les objectifs à bascule/décentrement, les images champ uniforme pour ces objectifs ne doivent donc pas être enregistrées dans le dossier champ uniforme principal, mais plutôt dans un sous répertoire correctement nommé. Ces images champ uniforme inhabituelles doivent être appliquées manuellement.


Logique de recherche de correspondance :

Clé de champ uniforme (ffInfo::key) :

  • fabricant de l'appareil photo,
  • modèle de l'appareil photo,
  • objectif
  • longueur focale,
  • ouverture

La recherche pour la meilleure correspondance se fait en 2 temps :

  • si une correspondance parfaite par la clé est trouvée, alors la liste est scannée pour identifier le plus récent fichier
  • sinon, le fichier le plus proche en objectif et ouverture est recherché dans la liste.

Types de floutage

Zone
Un choix par défaut et généralement le plus utilisé pour appliquer un flou de façon égale dans toutes les directions. Fonctionne bien pour corriger le vignettage et les dominantes colorées de l'objectif
Vertical
Rend flou le champ uniforme selon la direction verticale pour compenser les non uniformités verticales. Utile si la lecture verticale du capteur présente des variations entre les colonnes.
Horizontal
Rend flou le champ uniforme selon la direction horizontale pour compenser les non uniformités horizontales. Utile si la lecture horizontale du capteur présente des variations entre les lignes.
Vertical + Horizontal
Rend flou le champ uniforme dans la direction horizontale puis verticale de façon séquentielle pour compenser à la fois les non uniformités verticales et horizontales.

Noter que le concept d'horizontalité et de verticalité est relatif à la façon dont le capteur est orienté dans le fichier raw, qui reste toujours le même indépendamment de l'orientation de l’appareil photo au moment de la prise de vue. Il varie suivant les modèles d'appareils qui peuvent enregistrer les données du capteur en mode paysage ou portrait. Donc, pour appliquer les modes Horizontal ou Vertical vous devez tester quelle direction convient à votre modèle.

Rayon de floutage

Le curseur "Rayon de floutage" contrôle l'intensité du flou sur les données du Champ uniforme. La valeur par défaut de 32 est habituellement suffisante pour se débarrasser des variations locales des données raw causées par le bruit. Un Rayon de floutage de 0 supprime tout effet de flou et autorise la correction des grains de poussière et autres débris sur le capteur (pour autant que leur position n'ait pas changé) au prix d'une transposition du bruit du Champ uniforme vers l'image corrigée. Si une telle correction est souhaitée, il est conseillé de créer un fichier Champ uniforme avec un bruit minimal en choisissant une valeur ISO la plus basse possible et un exposition à la lumière optimale.

Contrôle de l'écrêtage

Appliquer une image champ uniforme peut provoquer le passage de zones proches de la sur-exposition en zones sur-exposées en raison de la correction. Activer l'option Contrôle de l'écrêtage empêchera l'image champ uniforme de sur-exposer la photo traitée. Les zones de cette photo qui étaient déjà sur-exposées avant l'application du champ uniforme risquent d'acquérir une dominante de couleur, suivre donc cette règle : si votre photo comporte des zones sur-exposées, il est préférable de ne pas utiliser l'option Contrôle de l'écrêtage.

Pour bien comprendre le fonctionnement de l'option Contrôle de l'écrêtage, nous devons faire un peu de technique. L'outil Champ Uniforme fonctionne en ajustant l'exposition des zones de l'image à traiter dont les zones correspondantes de l'image champ uniforme diffèrent de l'exposition mesurée au centre de l'image champ uniforme. Le facteur par lequel l'exposition d'une zone de l'image à traiter est multipliée est proportionnel au facteur existant entre l'exposition de la zone correspondante de l'image champ uniforme et celle de son centre. Quand l'option Contrôle de l'écrêtage est désactivée ou à 0, les pixels de l'image à traiter peuvent voir leur exposition augmenter au-delà du niveau blanc raw. Contrôle de l'écrêtage fonctionne en modifiant le facteur de correction d'exposition en fonction du niveau du blanc, de façon à ce qu'aucun pixel ajusté ne dépasse la valeur du niveau du blanc.

Par exemple, si l'augmentation nécessaire de l'exposition d'un pixel de l'image à traiter est de 1.25, a compter du niveau du blanc raw (=1), alors le facteur de limitation serait de 1 / 1.25 = 0.8. Ce facteur sera alors utilisé dans le calcul final pour empêcher toute valeur de dépasser le niveau du blanc.

La formule pour le curseur est : clipControlGui = (1 - limitFactor) * 100
Donc, avec un facteur de limitation de 0,8, la valeur du curseur est de 20.