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Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone

 
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Jojonase
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MessagePosté le: Ven 15 Juil 2011 - 10:33    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Bonjour

Pour répondre à une colle d'optique que m'a posée Léon au sujet du transfert par APN j'ai procédé à quelques essais en HD avec un Canon HV20. Je fais part ici de mes constatations, qui justifient le titre donné à cette rubrique.

La notice (en anglais) du caméscope prévoit le mode "Prise de vue 25 [frames] par seconde avec enregistrement aux spécifications 1080 lignes entrelacées". (Je note au passage la désastreuse dénomination française qui traduit "frame" par "image" au lieu de "cadre"et "field" par "trame" au lieu de "champ", ce qui est absurde : toute image vidéo est une trame, et toute trame est une image, séparée en temps des adjacentes par un intervalle de 20 ms ; le cadre est ce qui permet de dire dans quel ordre doivent être lus les champs, et ne constitue en soi une image qu'en arrêt sur image ; cette confusion brouille beaucoup d'analyses... mais passons).

Comme mon projecteur n'est pas réglable en vitesse j'ai  procédé à un transfert à 24 i/s pour le projecteur et 25 fps au 1/25 pour le caméscope, m'attendant à voir sur le moniteur le défilement dans le sens vertical d'une bande horizontale de luminosité différente, traduction en rolling shutter du battement dû en global shutter à la différence des vitesses. Et surprise, rien de tout celà, image parfaitement homogène, sans altération de luminosité visible. C'est donc que, sans le dire, le HV20 fait la prise de vues à 24 fps, en mettant vraisemblablement une ligne sur deux en mémoire et en répétant une image pour sortir en 50 images de 520 lignes entrelacées.

En relisant  de plus près la notice j'ai compris la raison : le HD20 propose tout un panel de vitesses lentes : 1/2, 1/3, 1/6, 1/12 et 1/24 annoncé comme 1/25. Chacune, comme  nécessaire, est un multiple de la dernière. Avec le 1/25 le seul multiple praticable serait le 1/5, d'où la petite tricherie...

J'en profite pour tordre le cou à une opinion largement répandue affirmant que le rolling shutter déforme les images en mouvement, transformant les verticales en obliques plus ou moins penchées en fonction de la vitesse de déplacement. Ce n'est vrai qu'en arrêt sur image. En lecture vidéo l'oeil perçoit la position de l'objet sur la 1ère ligne pratiquement à l'endroit où il était sur la dernière ligne du champ précédent, puis il le voit se déplacer de façon continu vers ce que sera sa position 20 ms plus tard, le travail du cerveau restituant dans la continuité le déplacement de l'objet, mais non sa déformation.

Alors que le global shutter, comme en cinéma, découpe le mouvement en images fixes se succédant toutes les 20 ms le rolling shutter le découpe en lignes se succédant en moins de 10 microsecondes, assurant une fluidité du mouvement bien supérieure, quel que soit le mode de prise de vues choisi. Le résultat est beaucoup plus proche de ce que fait le regard humain dans la réalité. En rolling shutter il n'y a pas d'image "stone", figée comme une photographie, mais passage continu d'une situation à l'autre pendant toute la durée de la séquence.

Je pense, quant à moi, que le traîtement des enregistrements "rolling shutter" image par image est une absurdité, ou tout au moins un pis aller entraînant obligatoirement une dégradation et faisant perdre en partie le bénéfice de l'augmentation spectaculaire du nombre de pixels disponibles. A mon avis on a encore plus qu'en CCD intérêt à obtenir la meilleure image possible dès le transfert, de façon à ne plus avoir à intervenir en post-production que sur les corrections de contraste, luminosité et colorimétrie.

Jonas


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MessagePosté le: Ven 15 Juil 2011 - 10:33    Sujet du message: Publicité

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jcgrini
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MessagePosté le: Ven 15 Juil 2011 - 11:49    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

salut jonas

donc ton camescope capture en réalité à 24is et non 25is? mais comme il a le "rolling shutter" ça ne pose pas de problème car la prise est continue. c'est ça?
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Jojonase
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MessagePosté le: Ven 15 Juil 2011 - 13:27    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Jean-Claude, bonjour.

C'est exactement çà.

Jonas


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Gargamel
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MessagePosté le: Ven 15 Juil 2011 - 14:31    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Bonjour Jonas,

bravo, et merci de cette explication.

"CCD pas mort" pour le transfert (entre autres) !     ;-)
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Jojonase
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MessagePosté le: Dim 17 Juil 2011 - 10:36    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Bonjour Gargamel

Effectivement, pour des gens comme moi trop flemmards pour se lancer dans les techniques d'aservissement et de plus s'arrangeant d'un projecteur à vitesse non réglable le CCD et sa formation d'images finies (globales), opérant d'une façon parfaitement compatible avec les images successives du cinéma, pose beaucoup moins de problèmes de transfert. Il est vrai qu'en vidéo le rolling shutter, qui découpe la scène non en images globales successives mais en tranches horizontales très fines et se succédant à un rythme élévé, sans discontinuité en passant  de la ligne basse à la ligne haute suivante, a une nette spériorité tant au point  de vue fluidité que netteté. Mais ce sont des avantages qui peuvent devenir  des inconvénients en transfert si on n'y prend pas garde.

Sauf en principe si on fait du transfert vue par vue, mais je laisse le soin à Jean-Claude et aux autres spécialistes des asservissements d'en faire l'analyse. Il se pourrait en effet qu'il y ait un piège, notamment si on utilise les signaux de sortie "frame" ou "field" pour asservir le projecteur. Sa vitesse sera bien telle que la cadence images ciné soit la même que celle du signal utilisé, mais le caméscope à rolling shutter, lui,  double le temps de formation de l'image correspondante et donc la longueur du créneau nécessaire à la prise  de vue. Autrement dit, et par exemple, si on expose l'image ciné pendant 20 ms, temps séparant deux signaux "field" successifs, comment intégrer le fait  que la vidéo a besoin de 40 ms pour faire sa capture ?

Qu'en pensent les techniciens du transfert vue par vue ?

Jonas


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jcgrini
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MessagePosté le: Dim 17 Juil 2011 - 13:07    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Salut Jonas

en transfert synchronisé 25is, à première vu on pourrait croire que ça ne poserait pas de problème vu que la durée de capture globale est de 40ms.
MAIS il doit y avoir un problème avec les pales. car le temps que les pales cachent l'image, il y a eu des lignes capturée en Rolling Shutter. elles devraient être noire.

alors il faudrait capturer en 25is synchronisé mais avec 1 seule pale et avec une vitesse plus courte que 1/25. par exemple 1/100eme. est ce possible avec ce type de camescope?

en transfert 16.66is là c'est plus difficile. à cause des pales encore. il faudrait capturer à plus rapide que 1/25 mais à une vitesse de 8.33is. une image prise à chaque entre pales.

je me trompe?


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MessagePosté le: Dim 17 Juil 2011 - 14:19    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Bonjour Jean-Claude

En matière d'effets du rolling stone en transfert je commence à perdre mon latin. Je crois, mais je n'en suis pas sûr, qu'à 25i/s la séquence d'acquisition est de 60 ms, la sortie de l'image se faisant toujours en 40 ms. Si c'est vrai toute image est en partie polluée par l'image suivante. Je ne dispose d'aucun moyen d'analyse fine et en suis donc réduit à des conjectures. Je ne pense pas que le transfert à 1 pale change quelque chose à cet état de fait. Mais j'ai fait une simulation à zéro pale qui pourrait donner un résultat honorable en projection, mais sûrement horrible en analyse vue par vue.

Jonas


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jcgrini
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MessagePosté le: Dim 17 Juil 2011 - 16:21    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

salut Jonas
c'est sur que si l’électronique du Rolling-Shutter, vide le CCD de certaine ligne pour les sortir, pendant qu'il en charge d'autre. on va pas s'en sortir.

en gros le chargement des capteur/pixel est en avance de 20ms. ??

je ne vois pas comment on peut exposer 60ms et sortir toutes l'image en 40ms. sauf si on ne sort que 80% de l'image en 40ms???

pour voir ce qu'il se passe il faudrait filmer une barre verticale qui se déplace de gauche à droite en 40ms. je ne pense pas que l'on puisse le faire avec un écran PC.

alors il faut faire tourner une cage d’écureuil avec des barreaux de couleurs différentes. (la mettre verticale) et voir ce qu'il se passe. il faut connaitre la vitesse de la cage....


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MessagePosté le: Dim 17 Juil 2011 - 21:09    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Jean-Claude

Le mécanisme est bien ce que tu décris : qand le temps de charge d'une ligne de l'image n est atteint elle est déchargée en quelques microsecondes et elle commence à se charger pour l'image suivante, et ainsi de suite jusqu'à la dernière ligne après laquelle on saute à la décharge de la 1ère ligne de l'image n + 1 . Il en résulte que la 1ère ligne de l'image n + 1 est à un poil près chargée en même temps que la dernière ligne de l'image n  Il faut donc bien ajouter 20 ms au processus d'acquisition. Pour les besoins du traîtement d'image et notamment le codage de type MPEG2 il faut bien mettre tout ce matériel en mémoire. La logique interne du caméscope a donc tout loisir de réaligner les lignes pour les sortir dans le format choisi par l'opérateur. Il en résulte aussi que le délai entre l'acquisition, pratiquement en simultanéité avec l'évènement filmé, et la délivrance aux bornes de sortie n'est plus tout à fait négligeable.

C'est un peu analogue à ce que l'on constatait pendant les quelques derniers mois où la télé diffusait certaine chaines à la fois en analogique et en numérique : quand on passait sur une émission de l'analogique au numérique on reprenait en arrière sur un ou deux mots déjà entendus...

Jonas


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jempi13


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MessagePosté le: Lun 18 Juil 2011 - 23:06    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Bonjour à tous

Jojonase, Jean-Claude,  je me permets de vous rappeler une ancienne discussion sur laquelle vous êtes intervenus.
La cage d'écureuil qui tourne sur elle même, elle est là, dans la discussions "Interférence entre rolling shutter et obturateur à pales"

http://letransfert.xooit.fr/p5863.htm

Vous y trouverez force diagrammes
La conclusion était qu'il fallait enlever les pales, ce que j'avais fait un peu plus avant.

Il faut les 40 millisecondes... pour sortir une trame sur la vitesse la plus lente du caméscope.

En fait un peu moins car on règle le caméscope au 1/125 ou plus rapide car il faut arriver à caser deux trames entre les moments
où le film avance. Comme l'acquisition des deux trames se chevauche, les deux tiennent dans l'intervalle de 50 ms, il en reste 10
pour le temps d'avance du film. Ce qui nous fait les 60 ms de la cadence 16,66 i/s.

Et les scripts basés sur GetDups fonctionnent très bien pour remettre les trames en place deux par deux.

Trouver qui a dit: "ici on vient se péter les neurones. c'est toujours un plaisir ".



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jcgrini
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MessagePosté le: Mar 19 Juil 2011 - 07:21    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

jempi13

effectivement ça montre bien le phénomène.

mes neurone sont déjà pétés . . et c'est pas fini de l'être
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MessagePosté le: Mar 19 Juil 2011 - 12:34    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Bonjour Jempi.

D'accord avec toi, et en transfert avec un APN en Progressif c'est encore plus flagrant.
Le projecteur sans obturateur étant réglé au 1/3 de la vitesse du capteur, on a toujours au moins une fenetre de capture idéale (sinon 2) par image film quelque soit le réglage du shutter (cf.schéma 12 juillet).
http://letransfert.xooit.fr/t359-Top-transfert-APN-OdO-P10JMC.htm
On laisse donc faire l'automatisme du shutter ce qui donne une image pleine également exposée de chaque image film après traitement Getdups en mode 2.
Dans ce mode, Getdups choisi la meilleure image vidéo de 3 images pour retrouver 1 image vidéo bonne pour une image film.

En fait, le fonctionnement de l'APN amène à un réglage du transfert un peu différent d'avec celui du caméscope mais plus simple pour un meilleur résultat , cela sans asservissement complexe projecteur/capteur.
A plus.


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Jojonase
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MessagePosté le: Mer 20 Juil 2011 - 11:41    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Bonjour jempi13

J'ai bien souvenir de notre discussion de l'an dernier. mais les forum ne sont pas des encyclopédies bien ordonnancées evec table des matières et chapîtres et il n'est pas toujours facile d'y retrouver ses petits. Par ailleurs les discussions sont conduites dans l'instant par un petit nombre de passionnés qui connaissent bien leur sujet et se bornent à l'essentiel, en sautant des explications paraissant évidentes sur le moment Il n'est pas facile d'en saisir les subtilités pour de nouveaux arrivants ou même des gens qui ont simplement survolé le sujet et se posent plus tard des questions, surtout lorsqu'il s'agit d'un sujet délicat comme le "rolling shutter". Il est donc normal qu'on soit amené parfois à revenir sur du déjà dit, même si celà parait relever de l'évidence. J'avoue moi-même que je viens de relire les 2 pages de cette discussion et que j'ai eu du mal à me retrouver une bonne  compréhension du process dont tu abordais les essais.

Alors que je suis un fidèle du CCD avec "global shutter", très proche dans sa logique de celle du cinéma et donc plus apte a priori à faciliter le passage de l'un à l'autre, j'ai été amené à faire l'essai dont j'ai exposé les résultats, avec un HV20 réglé au 1/50 et sur 25fps  progressif, "avec les spécifications 1080i". ce qui signifie en clair charge ligne à ligne pendant 40 ms pour chaque ligne (60 ms au total) puis élaboration de deux trames (paire et impaire) de 540 lignes et 20 ms. Le projecteur a 2 pales et tourne à 24 i/s. Pour être sûr de ce que j'avance j'ai relu mon essai par liaison HDMI sur mon téléviseur HD et je confirme qu'il n'y a plus trace dans cette configuration des effets dus à la différence des fréquences.

J'en avais conclu, peut-être hâtivement, que sur les réglages de vitesses lentes le caméscope passait sur une base de temps de 24 i/s. Or j'ai remesuré la vitesse réelle du projecteur qui est plutôt de 24,3 i/s. J'ai une autre explication, beaucoup plus vraisemblable. Je fais en effet le transfert en "priorité vitesse". L'ouverture reste donc en réglage automatique. Elle fonctionne comme tout asservissement : détermination d'une ouverture optimale en fonction de l'éclairement  de la scène et du mode choisi (nuit, plage, neige...), détection des écarts et correction à une vitesse qui dépend de la constante de temps et de la vitesse d'amortissement. Or l'un des défauts connus du rolling shutter est  de mal réagir aux changements de luminosité survenant en cours de saisie d'une image, défaut que les constructeurs  cherchent à éliminer justement en jouant sur les paramètres indiqués. Sur vitesse lente et charge longue d'une ligne (40 ms) ils ont tout loisir de remplir leur office, effaçant du même coup l'effet normal de bande  d'un tiers de la hauteur de l'image de luminosité différente, se déplaçant verticalement.

Un autre effet m'est également apparu très clairement sur l'écran HD : la fluidité des mouvements est nettement améliorée non seulement par rapport au transfert CCD mais aussi par rapport à la projection ciné classique. Ceci est dû à mon avis à 2 causes : (a) le téléviseur met  en mémoire la trame impaire pour recomposer une image progressive lorsque la trame paire arrive; (b) le passage d'une image à l'autre se fait en cours d'image par exposition des 2 images sur la même ligne avec des "poids" relatifs dépendant des durées d'exposition, et donc  par fondu enchaîné rétablissant d'une certaine manière la continuité de l'action tel que l'oeil la perçoit en live.

Je crois donc pouvoir affirmer que le transfert à 24 i/s - 2 pales et dans la configuration indiquée - 25fp/1080i - 1/50 - priorité vitesse -  répond parfaitement aux conditions requises pour le transfert


Dernière édition par Jojonase le Dim 24 Juil 2011 - 21:46; édité 1 fois
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MessagePosté le: Mer 20 Juil 2011 - 17:10    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

salut Jonas

j'aime bien ta conclusion : Je crois donc pouvoir affirmer que le transfert à 24 i/s - 2 pales et dans la configuration indiquée - 25fp/1080i - 1/25 - priorité vitesse - répond parfaitement aux conditions requises pour le transfert

vu que le projecteur n'est pas synchrone, à quoi ressemblent les images ( en image par image) ? une grande partie en surimpression?
à moins que tu ai aussi une fonction de clear scan? ce serait le top.
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MessagePosté le: Mer 20 Juil 2011 - 20:35    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

 Jean-Claude, bonsoir

Il n'y a pas de clearscan sur le HV20 et bien entendu tous les changements d'image se font en surimpression, puisque je ne synchronise pas les vitesses. Ce que je vois :

- En arrêt sur image et pour les objets en déplacement rapide : on voit les traits verticaux inclinés et, sur un tiers de la hauteur totale des lignes,  ces objets en surimpression de fondu enchaîné vertical

- en lecture sur téléviseur HD : on ne voit que des traits verticaux se déplaçant sans changer d'inclinaison et  tout ce qui bouge se déplacer dans un mouvement parfaitement fluide, sans dédoublement des objets en mouvement comme on le voit parfois en transfert CCD.

La raison en est physiologiquement simple : l'ensemble oeil - cerveau fonctionne en permanence en fondu enchaîné et en MPEG2, combinant à tout moment les informations nettes reçues par une toute petite partie de la rétine, les informations de couleur et celles de plus en plus floues sur les bords envoyées par le reste du globe oculaire, les informations récentes en mémoire ainsi que les permanentes, plus anciennes, et enfin ce qu'il prévoit comme le plus probable dans l'avenir immédiat. Il est donc parfaitement à l'aise avec le rolling shutter, le tout lui prenant néanmoins un temps de calcul non négligeable de 10 à 30 ms dans les situations habituelles (ce que l'on perçoit à un moment donné est déjà du passé ! ! !).  Bien entendu cette réalité de notre fonctionnement intellectuel est en contradiction avec la théorie farfelue et complètement fausse de la "persistance des impressions rétiniennes", que l'on trouve malgré tout dans la majorité des manuels !

Il apparait en définitive que le rolling shutter a des mérites évidents, et j'envisage sérieusement de changer de méthode, tant les résultats que je rapporte me paraissent satisfaisants.

Amitiés

Jonas


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jcgrini
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MessagePosté le: Mer 20 Juil 2011 - 21:06    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

jonas

et pour la vitesse? tu transfères en 24is. si tes films sont en 24is, impec. et s'il sont en 18is? la correction reste bien?
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MessagePosté le: Mer 20 Juil 2011 - 22:52    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Bonjour Jonas,

S'il m'était facile de rappeler la discussion, c'est bien parce que j'en avais fourni la matière et étais le plus prompt à faire le rapprochement, d'autant qu'il y a peu de sujets
que j'ai autant fouillés sur ce forum.
Cheminement difficile à suivre, probablement: découverte du problème qui n'existait pas sur mon ancien caméscope CCD (mais connu par d'autres),
recherche d'une solution, analyse, interprétation, interaction avec les participants, dans l'ordre où ça arrive. Comme tout forum.

Oui, le CCD et son global shutter ne connaissent pas ces problèmes.

Si je comprends bien, tu dis qu'en vitesse lente tu ne ressens pas l'effet d'assombrissement d'une partie de l'image ? C'est parce que la capture est en progressif,
et permet une durée d'exposition double de celle possible avec une capture entrelacée ?
Evidemment, malgré le petit écart de vitesse que tu soulignes, si les lignes sont capturées sur un tour complet (qu'il y ait deux pales ou trois d'ailleurs),
elles doivent toutes le même rapport de durée entre la lumière et le noir, ce qu'il m'était impossible d'avoir en entrelacé.

Et peut-être même que... chose inattendue... s'il y a un temps de repos, la capture d'une ligne ne dure pas 1/24ème de seconde, mais moins. Alors si ton projecteur tourne plus vite au point de faire exactement un tour pendant la durée de la capture, tu es dans les conditions idéales.

Mais tu n'as pas de portions d'images mélangées ? Il me semble que tu devrais. C'est pour cela que JMC fait tourner son projecteur au tiers de la vitesse de son APN ?

Quand à la perception du cerveau.... il peut s'habituer, ou oublier. C'est incroyable comme on voit la papillotement des tubes cathodiques maintenant qu'on est habitué
aux écrans LCD.

Le cerveau ne voyait pas qu'en transmission TV analogique, la résolution horizontale était la moitié de la résolution verticale. Mais si on tournait la tête à 90 degrés, cela inversait la donne et cela devenait flagrant.

Et d'ailleurs, comment les LCD reproduisent-t-ils l'image ?  en global shutter ou rolling shutter ? La perception serait-elle la même dans les deux cas ?

Encore un beau sujet de réflexion.


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jcgrini
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MessagePosté le: Jeu 21 Juil 2011 - 06:58    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

jempi13
la réponse à ta 1ere question est la 1ere ligne de sa réponse.

Mais tu n'as pas de portions d'images mélangées ?
Il n'y a pas de clearscan sur le HV20 et bien entendu tous les changements d'image se font en surimpression, puisque je ne synchronise pas les vitesses.

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Gargamel
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MessagePosté le: Jeu 21 Juil 2011 - 09:32    Sujet du message: Le Rolling Shutter n'est pas un Rolling Stone Répondre en citant

Bonjour tout le monde,

Simple note en passant... Nos cousins de l'université McGill (Canada) publient des pages intéressantes sur - entre autres - la vision:
   http://lecerveau.mcgill.ca/flash/pop/pop_plan/plan_i.html
   http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_02/i_02_s/i_02_s_vis/i_02_s_vis.html
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