Protocole et scores de test des objectifs DXOMARK

Pour nos examens des objectifs DxOMark, nous évaluons les performances des objectifs interchangeables pour les appareils photo équipés de capteurs capables de capturer des images au format RAW. Dans cet article, nous expliquons comment nous testons différents critères dans le laboratoire de test de qualité d’image DxOMark et comment les résultats du test se traduisent par des sous-scores et le score final de l’objectif DxOMark.

Pour nos tests, nous montons des objectifs sur des appareils photo et les mesurons selon les critères suivants:

  • Résolution, dérivée de la mesure MTF (Modulation Transfer Function)
  • Distorsion et aberrations chromatiques
  • Vignettage
  • Transmission de la lumière (T-stop)

Le score DxOMark pour les objectifs

Nous utilisons les sous-scores pour les critères ci-dessus pour calculer le score final de l’objectif DxOMark. Le score indique la quantité d’informations capturées par l’objectif d’un appareil photo donné et la performance de l’appareil photo et de l’objectif ensemble. Cependant, le score ne reflète pas la qualité intrinsèque du capteur de la caméra.

  • Le score de l’objectif DxOMark correspond à une moyenne de la quantité optimale d’informations que l’appareil photo peut capturer pour chaque distance focale.La quantité d’informations est calculée pour chaque combinaison focale / ouverture et les valeurs les plus élevées pour chaque focale sont pondérées pour calculer le score.
  • Le score de l’objectif DxOMark est basé sur des conditions de faible luminosité (150 lux et temps d’exposition de 1/ 60s). Nous avons choisi ces conditions d’éclairage parce que nous pensons que les performances en basse lumière sont très importantes en photographie aujourd’hui, et parce que les photographes ont besoin de savoir à quel point les objectifs fonctionnent à leur plus grande ouverture. Les objectifs avec un nombre f élevé ont tendance à être chers et les photographes veulent savoir si la performance vaut la dépense supplémentaire. Le score ne tient pas compte de la profondeur de champ et ne prend en compte que les performances de l’objectif à la mise au point parfaite.
  • Le score de l’objectif DxOMark est une échelle linéaire liée à la plus grande taille d’impression qui fournit une excellente qualité d’image. Doubler la taille de l’impression nécessite de doubler le score DxOMark. Une différence de score inférieure à 10% peut être considérée comme non pertinente.
  • Le score de l’objectif DxOMark est une échelle ouverte, limitée par la résolution de l’objectif et de l’appareil photo et par le bruit du capteur. Comme nous pouvons nous attendre à ce que ceux-ci s’améliorent avec le temps, le score maximum de DxOMark est appelé à augmenter avec le développement technologique.

Vous pouvez en savoir plus sur les raisons pour lesquelles nous basons nos tests sur le format d’image RAW ici. Mais maintenant, examinons de plus près les configurations et les méthodologies pour les critères de test individuels et la façon dont les sous-scores qui alimentent le score final sont calculés.

MTF et netteté

La fonction de transfert de modulation (MTF) d’une caméra (corps et objectif) est mesurée conformément à la méthode SFR standard ISO 12233 (voir définition de la mesure MTF). La cible est un motif de carrés blancs et noirs inclinés à un angle de 5 ° et remplissant le champ de la caméra. DxO Labs a conçu la cible et l’a produite à l’aide d’une imprimante haute résolution pour réaliser des transitions nettes entre les zones noires et blanches sans aliasing. La cible est fixée à un cadre fabriqué avec des profilés en aluminium pour fournir la rigidité nécessaire à l’ensemble cible.

La cible est éclairée uniformément avec des lampes halogènes filtrées pour fournir une température de couleur de la lumière du jour de 5500K.

Pour garantir une stabilité absolue et éviter tout flou de mouvement, la caméra est montée sur une tête de trépied à engrenages fixée à un support de studio robuste. Un rail gradué sur roulements à billes permet un réglage très précis de la distance entre la caméra et la cible. Pour minimiser les vibrations, nous utilisons la fonction de verrouillage du miroir reflex lorsqu’elle est disponible et nous relâchons l’obturateur avec une télécommande ou le retardateur. Avant la prise de vue, nous nous assurons que le capteur de la caméra et les plans cibles sont parallèles en utilisant un miroir placé au ras de la cible. Un alignement parfait est obtenu lorsque l’image réfléchie de l’objectif apparaît au centre du viseur de la caméra.

L’image réfléchie de l’objectif au centre du viseur de la caméra indique un alignement parfait.

Nous sélectionnons la vitesse ISO réelle la plus basse de la caméra pour acquérir des images avec un niveau de bruit minimum. Nous réglons l’exposition de sorte que les carrés blancs de la cible soient juste en dessous de la saturation du capteur au format RAW, pour nous assurer que toute la dynamique du capteur est utilisée. Bien entendu, nous désactivons toutes les options d’affûtage et les systèmes de stabilisation de l’appareil photo ou de l’objectif. Pour chaque distance focale et ouverture de l’objectif, nous prenons des photos à 60 positions de mise au point différentes autour du point de mise au point défini par le système d’autofocus de l’appareil photo. Nous utilisons ensuite l’image la plus nette pour mesurer le MTF de la caméra.

Nous utilisons ces résultats pour générer le score de résolution DxOMark. Le score représente la performance de netteté d’une combinaison objectif-appareil photo moyennée sur l’ensemble de ses plages de distance focale et d’ouverture et est calculé comme suit:

Pour chaque distance focale et chaque netteté de numéro f est calculée et pondérée dans le champ d’image, les coins étant moins critiques que le centre de l’image. Il en résulte un nombre pour chaque combinaison longueur focale/ouverture. Nous choisissons ensuite la valeur de netteté maximale dans la plage d’ouverture pour chaque distance focale. Ces valeurs sont ensuite moyennées sur toutes les distances focales pour obtenir le score de résolution DxOMark qui est rapporté en P-MPix (Mégapixels perceptifs).
Il convient de noter que pour les objectifs avec une large plage de zoom, les différences de netteté à différentes focales peuvent être assez importantes. Pour la plupart des objectifs, la netteté en P-Mpix est généralement comprise entre 50% et 100% du nombre de pixels du capteur, et les différences inférieures à 1 P-MPix ne sont généralement pas perceptibles. Les meilleures résolutions sont généralement obtenues par des lentilles de première qualité à des ouvertures comprises entre f/2,8 et f/8.

Distorsion, ACV et vignettage

Nous mesurons l’aberration chromatique latérale (ACV) et la distorsion sur le diagramme à points DxO Labs, qui est un motif de points noirs régulièrement répartis sur un support en verre. (Nous avons choisi le verre pour sa planéité et sa stabilité de forme.) Les points imprimés sur le graphique sont circulaires et parfaitement alignés pour former une grille.

Le diagramme à points DxO Labs est utilisé pour mesurer la distorsion, l’ACV et le vignettage.

Nous mesurons le vignettage en utilisant le fond blanc du même graphique à points. Avant la prise de vue, nous alignons le capteur de la caméra sur le plan cible et vérifions l’uniformité de l’éclairage pour nous assurer qu’il reste dans les limites de +/-4%. Pour augmenter la précision de la mesure du vignettage, nous utilisons une combinaison caméra-objectif calibrée pour caractériser l’uniformité d’éclairage réelle du graphique. Nous réglons la température de couleur à 5500K (correspondant à la lumière du jour).

Nous prenons une photo à chaque focale et à chaque ouverture. L’appareil photo reste à la même distance de prise de vue pour cadrer la même zone du graphique, ce qui signifie que l’éclairage du graphique est identique pour chaque distance focale et chaque ouverture. Enfin, nous enregistrons deux expositions supplémentaires à chaque focale et à deux distances cibles différentes. Pour ces prises de vue, nous focalisons l’objectif à l’infini afin de calculer la distance focale effective (EFL).

Nous faisons la moyenne de la valeur absolue de la distorsion maximale sur toute la plage de focales pour calculer le score de distorsion DxOMark (la distorsion étant indépendante de l’ouverture). Les zooms ont tendance à avoir une distorsion négative (barillet) pour les focales courtes et une distorsion positive (coussinet) pour les focales plus longues. Notre score pénalise les deux types de distorsion. La distorsion est exprimée en pourcentage, zéro étant le cas parfait et 1% étant élevé. Cependant, il n’y a pas de limite supérieure. Une valeur de 0,2% indiquerait une distorsion notable. Il convient également de souligner que les objectifs grand angle ont généralement plus de distorsion que les objectifs plus longs.

Pour calculer le score d’aberration chromatique, nous normalisons d’abord les valeurs mesurées (échelle sur un capteur 24x36mm) et les pondérons dans le champ d’image pour chaque distance focale et chaque ouverture. De petites aberrations dans les coins de l’image sont tolérées. Pour chaque distance focale, nous sélectionnons la plus grande valeur d’aberration dans la plage d’ouverture, puis nous les moyennons sur toutes les distances focales pour calculer le score final d’aberration chromatique DxOMark. Les aberrations chromatiques sont exprimées en micromètres (µm). La valeur parfaite est 0; une valeur de 30 serait très élevée, mais il n’y a pas de limite supérieure. Une valeur de 5 µm est perceptible et représente environ 1 pixel pour la plupart des caméras.
Nous ne prenons en compte que l’ouverture la plus large possible lors du calcul du score de vignettage DxOMark. Nous pondérons les valeurs dans le champ de l’image, avec une plus grande tolérance pour le vignettage dans les coins les plus éloignés. Nous faisons ensuite la moyenne des valeurs uniques pour chaque distance focale pour générer le score final de vignettage DxOMark. Le vignettage est exprimé en Valeur d’exposition (EV) et est un nombre négatif, car il décrit une perte d’exposition. Aucun vignettage (0 EV) n’est parfait. Les objectifs à très grande ouverture sont susceptibles de présenter plus de vignettage (souvent supérieur à 2EV). Les variations inférieures à 1/3 EV sont à peine perceptibles.

Transmission de la lumière

L’ouverture photométrique, également appelée “T-stop” (T = transmission), est l’ouverture de l’objectif corrigée de sa perte de transmission (voir définition de la transmission de la lumière). Pour mesurer la transmission de la lumière, nous prenons une photo d’une cible de transmission opalescente uniformément éclairée (+/-1%).

Configuration de la mesure d’arrêt en T.

Nous avons choisi la source lumineuse pour sa stabilité remarquable. C’est exactement la même source que pour notre mesure de vitesse ISO: une lampe halogène filtrée pour atteindre une température de couleur de la lumière du jour de 5500K. Cela vaut la peine d’être noté car nous utilisons des valeurs de sensibilité ISO dans le calcul T-stop. Nous mesurons la luminance de la surface diffusante (environ 140 cd/m2) avec un luminomètre certifié. Connaissant le flux lumineux d’entrée, la réponse du capteur et la vitesse d’obturation, nous pouvons alors calculer le T-stop de l’objectif pour une distance de mise au point donnée.

Nous plaçons la caméra à une distance égale à 40 fois la distance focale de l’objectif (par exemple 2 mètres pour un objectif de 50mm). Nous prenons une photo pour chaque ouverture de l’objectif en utilisant des incréments de butée complète.

Pour calculer le score de transmission, nous mesurons le T-stop à la plus grande ouverture possible ià chaque focale. Nous faisons ensuite la moyenne de ces valeurs sur la plage de focales pour calculer le score final. Les arrêts en T sont très similaires aux arrêts en F de l’objectif en ce sens que des nombres plus petits signifient plus de lumière et que les objectifs principaux offrent la meilleure transmission. Les zooms ne peuvent généralement pas avoir de très grandes ouvertures à de longues focales. Les arrêts en T ont un impact indirect sur la qualité de l’image car ils modifient généralement l’exposition automatique de l’appareil photo. Un objectif à faible transmission peut nécessiter des temps d’exposition plus longs, et potentiellement un flou de mouvement, ou une sensibilité ISO plus élevée et des niveaux de bruit plus élevés qu’un objectif à haute transmission. Les variations inférieures à 10% ne sont pas perceptibles.

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