La taille des capteurs photo
Du temps de l'argentique, le capteur photographique était le même pour (quasiment) tout le monde : la pellicule 35 mm était omniprésente, des plus simples des compacts aux plus avancés des reflex. Ce n'est plus le cas avec le numérique, et on entend souvent dire qu'un «capteur de reflex» est bien meilleur. Pourquoi donc ?
l y a un aspect moins souvent cité en faveur des grands capteurs ou, plus exactement, des gros photosites : la dynamique, c'est-à-dire la capacité à conserver des détails à la fois dans les ombres et dans les hautes lumières. Ici, le compact (à droite) a complètement brûlé la fenêtre, les fentes du store étant à peine visibles, malgré une exposition semblable sur l'ensemble de l'image.
Les gros photosites du reflex (à gauche) peuvent capturer plus de lumière sans saturer. Ils sont donc capables d'accepter de plus grands écarts de luminosité, et de bien détailler tout à la fois, par exemple, une robe blanche et un costume noir — ceux qui photographient un mariage apprécieront.
En bref
Un grand capteur permet :
de faire des photos plus belles en basse lumière ;
de mieux contrôler le profondeur de champ dans un but esthétique.
Il oblige à :
faire attention à ne pas trop réduire la profondeur de champ (utiliser au besoin le mode Av).
Pourquoi des tailles différentes ?
Dès les premiers APN compacts, on a cherché à limiter les coûts. Or, un capteur plus petit coûte moins cher à produire : on en fabrique plus dans une seule «galette» de silicium et, en cas de défaut de celui-ci, la surface perdue est moindre.
Sur les reflex, il n'était pas possible de réduire la taille du capteur : la taille du viseur, et donc son confort, est lié à celle du capteur puisqu'ils utilisent le même objectif. En outre, il fallait que les professionnels puissent réutiliser les coûteux objectifs achetés pour leurs appareils argentiques.
Résultat : on a clairement deux mondes, avec les «grands capteurs» faisant au minimum 13x17 mm et les «petits capteurs» faisant au maximum 6x8 mm. Les premiers (illustration en vert et bleu) sont utilisés sur les reflex, les hybrides micro 4/3 et une poignée d'autres appareils (Sigma DP1 et DP2 notamment), les seconds sur tous les autres APN — compacts ou bridges, c'est pareil (illustration en jaune et rouge).
Principale influence : la sensibilité
Un capteur est composé d'un grand nombre de photosites, des éléments qui transforment la lumière en courant électrique. Chaque photosite peut donc être vu comme un minuscule panneau solaire captant la lumière d'une couleur primaire (rouge, vert ou bleu).
Cela paraît logique : un grand panneau solaire capte plus de soleil qu'un petit, et donc fournit plus d'électricité. À quelques détails techniques près, ce phénomène se produit également sur les photosites. Il est évident que si l'on entasse 12 millions de photosites sur un capteur d'environ 4,5x6 mm (comme le Canon Ixus 110 IS), chaque photosite sera beaucoup plus petit que si on en met le même nombre sur un capteur de 15x23 mm (cas du Nikon D5000).
Schémas des photosites de capteurs courants ; la flèche indique la mesure du «pas», la distance entre photosites.
De gauche à droite : reflex Pentax K20D, compacts Fuji F200EXR et Panasonic FX40.
Notez la différence de taille des surfaces sensibles (colorées).
Un rapide calcul montre que les photosites du D5000 sont environ 12 fois plus gros que ceux de l'Ixus 110 IS. Il s'agit là d'un cas extrême, la définition des reflex étant encore généralement légèrement supérieure à celle des compacts, mais de manière générale, un photosite de reflex amateur est donc 8 à 12 fois plus gros qu'un photosite de compact (ci-dessus) ; s'il reçoit la même illumination, il va donc capter 8 à 12 fois plus de lumière, et donc fournir un courant plus puissant.
Même définition, même sensibilité (1600 ISO), mais
taille de capteur différente : reflex APS en haut, compact en bas.
Or, si le courant est trop faible, on ne peut pas le mesurer avec précision. Il faut l'amplifier, ce qui augmente les petites erreurs aléatoires qu'il transporte. Et, au final, on obtient des images «bruitées» — dans l'exemple ci-dessus, voyez comme l'image du bas est granuleuse. À l'inverse, un courant fort n'aura pas besoin d'être amplifié et pourra être mesuré plus efficacement ; le bruit sera nettement plus faible.
Seconde influence : la profondeur de champ
Un paysage, on l'aime bien net à toutes les distances. En revanche, on peut parfois vouloir rendre flou un arrière-plan ou un avant-plan, pour détacher un visage sur un fond flou ou masquer une herbe placée entre l'appareil et le sujet par exemple. La possibilité de contrôler ce flou (on parle de «profondeur de champ») est liée à la taille physique de l'image projetée sur le capteur. Or, pour remplir un capteur de 15 mm de hauteur, il est évident que cette image doit être trois fois plus grande que pour remplir un capteur de 5 mm de hauteur.
taille de capteur différente : compact à gauche, reflex APS à droite.
Ici, la mise au point est dans les deux cas faite sur le nez de l'individu ; les deux images sont réalisées à la même distance, avec le même cadrage (focale équivalente à 105 mm) et la même ouverture (f/5), avec un compact à capteur 1/2,3" à gauche et un reflex à capteur APS à droite.
Notez comme les sangles du harnais ou les poches de la penderie restent visibles sur le compact, alors qu'elles sont presque totalement estompées sur le reflex. Dans le premier cas, l'arrière-plan attire l'oeil et peut être gênant. Dans le second, l'oeil est attiré par la netteté sur le visage et ignore l'arrière-plan.
Attention, trop diminuer la profondeur de champ est parfois nuisible : dans notre exemple, elle est si réduite avec le reflex que même le visage n'est pas entièrement net. Pour éviter cet effet, il faudra fermer le diaphragme de l'objectif grâce aux réglages manuels de l'appareil.
La mesure des capteurs
Reste à mesurer la taille des capteurs... Et là, c'est Kafka qui s'en est occupé. Par une habitude héritée de la télévision à tube, on note en effet la taille du cercle d'image en fractions de pouces, le capteur occupant une partie de ce cercle d'image.
Ne cherchons pas à comprendre et contentons-nous de répertorier les tailles courantes :
Comment choisir son capteur ?
Comment fonctionne un capteur ?
Ce composant électronique est constitué d'un réseau d'éléments organisé comme un damier.
Ces éléments sont d'une forme spécifique au capteur (rectangulaires, carrés, octogonaux...) et réagissent à la lumière (ils sont « photosensibles »).
Ces éléments sont appelés photosites. Suivant la quantité de lumière reçue, les photosites produisent des charges électriques d'intensités variables qui vont permettrent de créer les pixels de la photographie numérique.
Pour être plus précis, plus la lumière est intense et l'exposition longue, plus la charge électrique qui en résulte est importante et inversement.
Pour retranscrire la couleur d'une image, chaque photosite est recouvert d'un filtre.
Le mode de couleur le plus souvent utilisé dans les capteurs est le RVB mais il existe également des capteurs basés sur le mode colorimétrique CMJN.
Dans le cas d'un capteur RVB, les photosites seront donc recouverts des filtres rouges, verts ou bleus.
Un filtre rouge stoppera donc les rayonnements vert et bleu ; un filtre bleu arrêtera les rayonnements rouge et vert, etc.
Il faut savoir que la sensibilité d'un photosite est moins importante pour la couleur verte, il faudra donc deux photosites pour s'occuper de cette couleur.
Pour résumer, il faudra donc 4 photosites pour mesurer une couleur (un pour le rouge, deux pour le vert et un pour le bleu) et donc créer un pixel.
Comment choisir son capteur ?
CCD, Cmos, SuperCCD...
Le capteur le plus répandu est le capteur CCD : Charge Couple Device, comprenez en français « Dispositif à transfert de charges ».
A l'origine, il a été développé pour des applications d'imagerie.
Il délivre des courants assez importants et requiert donc peu d'amplification.
Malheureusement, il est très gourmand en énergie et il est assez coûteux à fabriquer.
Canon et d'autres fabricants ont opté pour un autre type de capteur plus récent, le capteur Cmos.
La technologie Cmos est présente dans beaucoup de composants électroniques informatiques (mémoires d'ordinateur par exemple), les capacités de fabrication sont donc plus importantes et le prix moins cher.
Ce type de capteur est également moins gourmand en énergie mais demande plus d'amplification, du coup, il a tendance à générer plus de bruit !
Il faut noter également que le capteur CCD est plus rapide que le capteur Cmos...
Les capteurs évoluent et le capteur CCD a connu plusieurs développements différents.
Par exemple, Fujifilm a sorti le superCCD qui vise à produire des images plus dynamiques et plus proches du film ou Sony avec son système RGB+E
