Description
Le fixed pattern noise (FPN), ou bruit à motif fixe, est une structure spatiale régulière (quadrillage, hachures, colonnes) inhérente au capteur, présente toujours au même endroit sur l'image.
Il provient des petites variations de gain et d'offset entre pixels (et entre colonnes ou lignes) du capteur : chaque photosite ne réagit pas exactement comme son voisin, ce qui dessine un motif fixe une fois le signal étiré.
Contrairement au bruit aléatoire, il ne se moyenne pas en empilant des poses non décalées : étant fixe, il se renforce. C'est le dithering et une bonne calibration qui le neutralisent.
C'est un défaut électronique. À distinguer du banding (lignes franches), du walking noise (motif fixe translaté faute de dithering) et d'un dark inadapté.
Signature visuelle
Un motif géométrique régulier (fin quadrillage, hachures, trame de colonnes ou de lignes) se superpose à l'image, surtout visible sur le fond de ciel après stretch.
Sa caractéristique essentielle est d'être fixe sur le capteur : il occupe exactement la même position sur toutes les poses, indépendamment du suivi du ciel.
Il ne diminue pas par simple empilement si les poses ne sont pas dithérées : au contraire, le motif se consolide d'une pose à l'autre.
Il devient flagrant en stretch agressif et sur les images à faible signal, là où le motif fixe représente une part importante du contenu du fond.
Diagnostic différentiel
À ne pas confondre avec le banding : le banding dessine des bandes larges et franches alignées sur un axe du capteur, le FPN est une trame fine et répétitive sur tout le champ.
À distinguer du walking noise : le walking noise est précisément un motif fixe qui, faute de dithering, se translate en stries diagonales à l'empilement, alors que le FPN brut reste immobile.
À séparer du bruit chromatique : ce dernier est coloré et aléatoire, le FPN est structuré et géométrique.
À relier aux pixels chauds et froids résiduels : même famille de défauts fixes du capteur, que la calibration et le dithering corrigent ensemble.
Causes probables
- Variations de gain et d'offset entre pixels du capteur
- Non-uniformité par colonnes ou par lignes (lecture du capteur)
- Absence de dithering entre les poses
- Calibration incomplète (darks ou flats manquants ou inadaptés)
- Stretch agressif révélant le motif fixe sur faible signal
- Capteur bas de gamme ou réglages de gain défavorables
Conduite à tenir
- Calibrer avec des darks et des flats appariés aux poses
- Activer le dithering systématique entre chaque pose
- Empiler avec un rejet statistique adapté (sigma clipping)
- Cumuler suffisamment de poses dithérées pour dissoudre le motif
- Éviter le stretch excessif sur un signal trop faible
- Choisir un point de fonctionnement (gain, offset) recommandé pour le capteur
- Compléter au besoin par un débruitage léger après calibration
Le conseil du Doc
Le FPN, c'est la signature de ton capteur, et la bonne nouvelle c'est qu'on sait très bien le mater. Deux armes. La calibration d'abord : des darks et des flats appariés retirent l'essentiel des variations fixes de gain et d'offset. Le dithering ensuite, et c'est le plus important : en décalant le cadrage de quelques pixels entre chaque pose, le motif fixe tombe à des endroits différents du ciel et le rejet de l'empilement le dissout. Sans dithering, aucun nombre de poses ne fera disparaître un FPN : il se contentera de se transformer en walking noise. Calibre proprement, dithere systématiquement, et le FPN devient un non-sujet.
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Lancez une analyseQuestions fréquentes
Qu'est-ce que le fixed pattern noise ?
C'est un bruit à motif fixe, propre au capteur, qui se manifeste par une structure régulière (quadrillage, hachures, trame de colonnes ou de lignes) toujours située au même endroit de l'image. Il vient des petites différences de gain et d'offset entre les photosites et entre les colonnes ou lignes de lecture : aucun pixel ne réagit exactement comme son voisin. Contrairement au bruit aléatoire, il est déterministe et fixe, ce qui change complètement la façon de le combattre : il faut le décorréler du signal, par le dithering.
Comment supprimer le fixed pattern noise ?
Deux leviers complémentaires. D'abord une calibration soignée : des darks et des flats correctement appariés retirent l'essentiel des variations fixes de gain et d'offset. Ensuite, et c'est décisif, le dithering : en décalant légèrement le cadrage entre chaque pose, le motif fixe du capteur se retrouve à des positions différentes par rapport au ciel, si bien que le rejet statistique de l'empilement le dissout. Avec calibration plus dithering plus un nombre suffisant de poses, le FPN devient invisible.
Pourquoi le FPN ne disparaît-il pas en empilant plus de poses ?
Parce qu'il est fixe. L'empilement réduit le bruit aléatoire car celui-ci change à chaque pose et se moyenne. Le FPN, lui, occupe toujours les mêmes pixels : empiler des poses non décalées ne fait que confirmer le motif au lieu de l'effacer, voire le renforce en améliorant son rapport signal sur bruit. La seule façon de le moyenner est de le décorréler du capteur par le dithering, de sorte qu'il ne tombe pas au même endroit du ciel d'une pose à l'autre.
FPN ou walking noise : quel est le lien ?
Ce sont les deux faces d'un même problème. Le fixed pattern noise est le motif fixe brut du capteur (ou un résidu de calibration). Le walking noise apparaît quand ce motif fixe n'est pas dithéré et que l'empilement, combiné à une légère dérive du suivi, le translate régulièrement : le motif « marche » et forme des stries diagonales. Autrement dit, le walking noise est du FPN qui a bougé faute de dithering. La parade est la même dans les deux cas : dithering systématique.