Cinematographie.info: Les filtres infrarouge - Cinematographie.info

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Les filtres infrarouge Présentation et comparaison Noter : ***** 2 Votes

#1 L'utilisateur est hors-ligne   Nicolas Eveilleau 

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Posté 15 janvier 2013 - 22:11

Bonjour à tous,

Petite mise en garde : l'introduction à ce sujet est théorique, et très honnêtement, je n'ai pas étudié le sujet à la loupe, en calculant l'incidence de je ne sais quoi sur je ne sais quoi d'autre. Donc pour toute la partie théorique (dans laquelle je ne rentre heureusement pas trop en détail), ce ne sont que des conclusions que j'ai cru comprendre suite à diverses discussions.
Mais pour la partie pratique (qui reste la plus importante), là ce sont des images, donc c'est à vous de vous faire votre avis, je n'ai rien "filtré".

Ce sujet est né d'une vidéo de AbelCine qui compare les différents filtres. Cette vidéo est hélas un peu longue, vaguement teinté de commercial, en anglais, et surtout, ne permet pas d'avoir d'images fixes auxquelles on peut revenir à souhait. Voilà pourquoi je me suis dis que ça pourrait toujours être intéressant de répéter l'expérience. Cela dit, pour ceux qui ont un peu de temps, cette vidéo est très intéressante et présente certains tests que je n'ai pas encore pu faire (surtout les différences entre les caméras, car oui, il y en a, et des grosses)

J'ai fait ces quelques essais avec une ALEXA PLUS chez PhotoCineRent (dont je remercie chaleureusement l'équipe !) Il est important de noter que les caméras numériques sont (normalement...) équipé d'un filtre interne qui filtre les infrarouges. Tous les modèles de caméras auront donc une réponse différente aux infrarouges et aux filtres permettant de les gérer. Selon la vidéo citée ci-dessus, la Canon C300 est par exemple presque insensible aux infrarouges alors que la BlackMagic devrait toujours être filtrée avec des ND IR.
Pourquoi les fabricants de caméra ne filtrent pas plus sévèrement les infrarouges ? Déjà, parce que c'est un filtre en plus, donc que ça coûte plus cher. De plus, certains infrarouges restent proches des rouges visibles. Toute proportion gardée, il augmente donc la sensibilité (la caméra voit plus de lumière) sans trop parasiter pour que l'électronique puisse réparer le défaut sans dommages. La quantité d'infrarouges est également proportionnelle à la quantité de lumière. Une trop forte filtration des infrarouges pourrait donc "polluer" l'image dans l'autre sens en fonction de l'intensité lumineuse.

Bref...

******

Depuis que l'utilisation des caméras numériques s'est généralisée, l'une des problématiques qui s'est généralisée également est la pollution de l'image par les infrarouges. L'oeil humain n'est sensible qu'à une certaine fourchette du spectre électromagnétique (qu'on appelle donc "lumière"). On ne voit en moyenne que les longueurs d'ondes entre 400 et 700 nm. Au-delà des 700 nm, on rentre dans ce qu'on appelle les "infrarouges". Et même si l'oeil humain ne voit pas ces infrarouges, les capteurs, eux, y sont sensibles.

Or, comme on le sait, les capteurs ne sont pas capables de voir les couleurs, ils ne sont sensibles qu'à l'intensité du rayonnement électromagnétique. Les couleurs ne sont recréées que grâce à l'utilisation d'un filtre de Bayer pour les caméras mono-capteur. Ainsi, si les pixels rouges sont excités par quoi que ce soit d'autre que de la lumière, le capteur voit du rouge alors que l'oeil humain n'en voit pas.

Voilà aussi pourquoi nous entendons souvent parlé de "pollution des noirs". En effet, la couleur d'une image est recréée à partir des informations de bleu, de vert et de rouge. Donc dans la majorité d'une image lumineuse, l'effet des infrarouges vient renforcer la présence de rouge mais reste contrebalancé par le bleu et le vert. Dans une zone noire par contre, comme les informations de bleu et de vert approche de 0, il ne reste plus que les informations de rouge, d'où une présence plus visible des infrarouges et une dérive des noirs.

Dernière chose à préciser : on parle souvent des problèmes d'infrarouges lors de l'utilisation de filtres ND. La raison est très simple : tant que les infrarouges restent dans la même proportion que le spectre lumineux, leur effet est invisible. Ainsi, quand on ferme le diaph, les infrarouges sont autant diminués que la lumière visible, on conserve donc une image neutre. Par contre, les filtres ND ont été conçu pour ne filtrer que le spectre visible. Ainsi, lorsqu'on utilise une filtre ND à forte densité, on stoppe une grosse partie de la lumière mais on ne diminue absolument pas la quantité d'infrarouges, ceux-ci deviennent alors "visibles" à la caméra car prenant une proportion plus importante que le spectre visible.

Commençons un peu la démonstration en image.

J'ai filmé une petite scène avec différents noirs ainsi que des mires de couleurs. J'ai utilisé un Zeiss Ultra Prime 28mm. Le tout est éclairé par une Blonde 2K, en Tungsten donc. L'ALEXA est réglée à 800 ISO en 3200K et j'enregistre en REC709 sur SxS. J'ai fait quelques essais en LOG C, je verrais s'il me semble judicieux de les poster, puisque les problèmes sont finalement les mêmes.

Image de référence - Aucun filtre - Diaph fermé
Image attachée

Voici l'évolution avec une série de filtre ND standard de chez Tiffen :

Tiffen ND 0.3 standard
Image attachée

Tiffen ND 0.6 standard
Image attachée

Tiffen ND 0.9 standard
Image attachée

Tiffen ND 1.2 standard
Image attachée

Plusieurs constatations à partir de ces premières images :

Déjà, le problème existe très clairement ! Il ne s'agit pas, comme j'ai déjà entendu dire, d'une façon de vendre de nouveaux filtres. Quand on regarde la dernière image, on constate très clairement que l'écharpe noire au milieu de l'image n'a absolument plus rien de noir.

On voit aussi que dire que la filtration des infrarouges n'est nécessaire qu'au dessus d'un ND 0.9 est fausse. L'image avec un ND 0.6 passe encore, mais celle avec le ND 0.9 a déjà des noirs qui ne sont plus noirs. (Attention là encore, les essais sont ici fait avec une ALEXA, le résultat n'est pas forcément le même pour toutes les caméras)

Finalement on constate que tous les noirs ne réagissent pas de la même manière. Si le tissu au centre est très affecté, celui de gauche l'est un peu, celui de droite encore moins et les mires en carton garde des noirs quasiment intacts. En effet, les infrarouges restent un rayonnement, et comme la lumière, ils sont plus ou moins réfléchis en fonction de la surface qu'ils rencontrent (et que l'on filme) La différence entre les différents objets que j'ai utilisé est-elle dûe aux matières elle-mêmes ou aux pigments utilisés pour les teindre ? Je n'en sais rien. Considérant la vidéo citée ci-dessus où il est dit que les infrarouges sont essentiellement de la chaleur, on pourrait plutôt voir un lien avec les matières, puisque bizarrement, la matière la plus affectée est l'écharpe en polaire au milieu. Mais je n'ai pas poussé la question plus loin.

En restant toujours dans les filtres neutres, voici la série standard de chez Schneider.

Schneider ND 0.3 standard
Image attachée

Schneider ND 0.6 standard
Image attachée

Schneider ND 0.9 standard
Image attachée

Schneider ND 1.2 standard
Image attachée

Schneider ND 1.5 standard
Image attachée

En ce qui concerne les filtres ND standard, les filtres Schneider semblent filtrer beaucoup moins les infrarouges, et ce dans toute l'image, même en dehors de noir. En effet, même si l'image des Schneider peut sembler plus "flatteuse", l'image de référence possède une lègère dominante verte qui disparait au fur et à mesure que la densité des filtres augmentent (et ce même dans les faibles densités, sous le ND 1.2), ce qui montre bien que les infrarouges polluent petit à petit et l'image, mettant plus rapidement en danger l'homogénéité colorimétrique de la série. Mais vous avez les images, je vous laisse faire vos conclusions.


*****


Attaquons maintenant la comparaison entre les différents filtres infrarouges.

Comme le but est de comparer la façon dont les différentes marques gèrent les problèmes d'infrarouges, je n'ai capturé d'images que pour les densités les plus fortes. Il peut en réalité exister une légère disparité au sein d'une même série, mais il me semble de toute façon audacieux de mélanger les filtres de constructeurs différents (quoi que avec des tests personnels suffisamment poussés, pourquoi pas)

Pour ces essais, j'avais à ma disposition une série HotMirror IRND de chez Tiffen, une série Platinium de Schneider et une série Panchro de Format. Il existe encore d'autres séries (notamment la série IRND simple de Tiffen) qu'il serait intéressant de tester.

Voici donc pour commencer les images :

Filtre Tiffen - HotMirror IR ND 1.5
Image attachée

Filtre Schneider - Platinium ND 1.5
Image attachée

Filtre Format - Panchro ND 1.5
Image attachée

A première vue, les Schneider Platinium sembleraient être les filtres les plus fidèles (avec néanmoins une très légère dominante froide). Cependant, on constate aussi que les 2 autres semblent générer une dominante de couleur, mais que celle-ci est présente sur l'intégralité de l'image, ce qui permet de la rattrapper à l'étalonnage (contrairement à une image parasitée par les infrarouges où seules certaines zones devraient être étalonnées à part, donc masques, donc temps, donc puissance machine, etc.)

Je pense qu'il serait réducteur de simplement dire que les IRND de Schneider sont plus performants. Ces essais tentent avant tout de montrer qu'il existe une réelle différence entre les filtres selon les fabricants, et que les filtres IRND, qui devraient n'être là que pour corriger un problème technique et rendre une image la plus fidèle possible, vont en réalité avoir un effet sur l'esthétiques.
Cet effet sera cependant variable en fonction de la chaîne globale. En effet, les caméras ont leur propre rendu, les focales ont leur propre rendu, le choix de la température de couleur va également influer. Comme d'habitude, l'important est une bonne coordination de tous les éléments de la chaîne d'image afin d'obtenir l'image la plus proche de ce que le chef opérateur a en tête.

On pourrait donc vivement conseiller au chef opérateur de porter désormais une attention particulière au choix des filtres ND infrarouges et éventuellement d'inclure le choix des filtres infrarouges dans leurs essais d'images lors de la préparation d'un tournage. Hélas, la plupart des loueurs n'ont pas toutes les séries à disposition. Il y a donc certainement dans un premier temps un rapide travail de sensibilisation au problème.

#2 L'utilisateur est hors-ligne   Paul Morin 

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Posté 15 janvier 2013 - 22:33

Merci beaucoup Nicolas. C'est très clair et très démonstratif.

#3 L'utilisateur est hors-ligne   Roger Canto 

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Posté 15 janvier 2013 - 22:52

Excellente étude Nicolas.

Bravo !

#4 L'utilisateur est hors-ligne   Xavier Tournadre 

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Posté 16 janvier 2013 - 08:41

Merci Nicolas, c'est super intéressant ! :thumbsup:

#5 L'utilisateur est hors-ligne   Régis Prosper 

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Posté 16 janvier 2013 - 09:37

voilà un sujet fort intéressant Nicolas !

nous distribuons les filtres Tiffen en France et je prêche dans le désert sur ce sujet depuis fort longtemps...

Tiffen a développé en 2008 ces filtres pour la Génésis Panavision (ou sony F35). Le capteur de la Génésis avait un traitement contre les infra-rouge mais qui bizarement faisait un pic IR sur une fréquence particulière en combinaison avec les ND. L'arrivée des DSLR a généralisé le problème.

Au final, ce qui est complexe, c'est que les traitements de capteurs ne sont pas normés et que donc, comme tu le soulignes justement, le résultat de l'utilisation des filtres IRND sera différent d'une caméra à l'autre.

L'idéal est donc évedemment de tester.

#6 L'utilisateur est hors-ligne   Julien G.M. Petit 

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Posté 16 janvier 2013 - 12:39

Génial! Mon prof avait tenté de m'expliquer ça entre deux cours, là c'est beaucoup plus clair :)

Merci beaucoup!

#7 L'utilisateur est hors-ligne   Philippe Brelot 

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  • CST

Posté 16 janvier 2013 - 16:40

Merci Nicolas pour ces essais très complets, c'est toujours beaucoup plus clair en image !

Pour l'effet différent sur l'écharpe en fibre polaire (polymère appelé polyéthylène téréphtalate ou PET) je pense que c'est du à la matière elle même. On voit bien que le bout de Borniol à droite de l'image (Coton) absorbe bien plus la lumière et toute ses composantes dont les infrarouges. Et c'est bien pour cela que les polaires renvoient mieux la chaleur émise par les corps vers les corps eux même, que le coton !

#8 L'utilisateur est hors-ligne   Nicolas Eveilleau 

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Posté 10 avril 2015 - 09:52

L'AOA a réalisé un article et une vidéo sur les infrarouges. Ce ne sont plus les filtres qui sont comparés mais les caméras. Les résultats sont assez démonstratifs et nous apportent quelques nouveaux éléments de réflexion. Je vous laisse en profiter :



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